实验十四RLC串联谐振电路的研究

UCLRRU图16-1I实验十四Ｒ、Ｌ、Ｃ串联谐振电路的研究一．实验目的1．加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Ｑ值）、通频带的物理意义及其测定方法。2．学习用实验方法绘制Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路不同Q值下的幅频特性曲线。3．熟练使用信号源、频率计和交流毫伏表。二．原理说明在图16—１所示的Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路中，电路复阻抗)1(jCLRZ，当CL1时，Z＝R，U与I同相，电路发生串联谐振，谐振角频率LC10，谐振频率LCf210。在图16－1电路中，若U为激励信号，RU为响应信号，其幅频特性曲线如图16－2所示，在ｆ＝ｆ０时，A＝1，UR＝U，ｆ≠ｆ０时，UR＜U，呈带通特性。A＝0．707，即UR＝0．707U所对应的两个频率ｆL和ｆｈ为下限频率和上限频率，ｆｈ－ｆL为通频带。通频带的宽窄与电阻R有关，不同电阻值的幅频特性曲线如图16－3所示。电路发生串联谐振时，UR＝U，UL＝UC＝QU，Q称为品质因数，与电路的参数R、L、C有关。Ｑ值越大，幅频特性曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。在本实验中，用交流毫伏表测量不同频率下的电压U、UR、UL、UC，绘制Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路的幅频特性曲线，并根据Lhfff计算出通频带，根据QUUUULC或Af00fLfhf1707.0图16-2Af0RR1707.0RR0f图16-3Lh0fffQ计算出品质因数,三．实验设备1．信号源（含频率计）；2．交流毫伏表；3．MEEL－05组件。四．实验内容1．按图16-4组成监视、测量电路。用交流毫伏表测电压，令其输出有效值为1V，并保持不变。图中L＝9ｍH，R＝51Ω，C＝0.033uF。2．测量Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路谐振频率选取，调节信号源正弦波输出电压频率，由小逐渐变大，并用交流毫伏表测量电阻R两端电压UR，当UR的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率ｆ0，并测量此时的UC与UL值（注意及时更换毫伏表的量限），将测量数据记入自拟的数据表格中。3．测量Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路的幅频特性在上述实验电路的谐振点两侧，调节信号源正弦波输出频率，按频率递增或递减500Ｈz或１KHz,依次各取7个测量点，逐点测出UR、UL和UC值，记入表16－1中。表16－1幅频特性实验数据一f(ｋHz)UR(V)UL(V)UC(V)4．在上述实验电路中，改变电阻值，使R=100,重复步骤1、２的测量过程，将幅频特性数据记入表16－2中。表16－2幅频特性实验数据二f(ｋHz)UR(V)UL(V)UC(V)五．实验注意事项1．测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，在改变频率时，应调整信号输出电压，使其维持在１Ｖ不变。2．在测量UL和UC数值前，应将毫伏表的量限改大约十倍，而且在测量UL与UC时毫伏表的“＋”端接电感与电容的公共点。六．预习与思考题图16-4信号源LCR1．根据实验1、3的元件参数值，估算电路的谐振频率，自拟测量谐振频率的数据表格。2．改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中Ｒ的数值是否影响谐振频率？3．如何判别电路是否发生谐振？测试谐振点的方案有哪些？4．电路发生串联谐振时，为什么输入电压ｕ不能太大，如果信号源给出１Ｖ的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测ＵＬ和ＵＣ，应该选择用多大的量限？为什么？5．要提高Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？七．实验报告要求1．电路谐振时，比较输出电压UR与输入电压U是否相等？ＵＬ和ＵＣ是否相等？试分析原因。2．根据测量数据，绘出不同Ｑ值的三条幅频特性曲线：ＵR＝f(f),ＵＬ＝f(f),ＵＣ＝f(f)3．计算出通频带与Ｑ值，说明不同Ｒ值时对电路通频带与品质因素的影响。4．对两种不同的测Ｑ值的方法进行比较，分析误差原因。5．回答思考题1、2、5。6．试总结串联谐振的特点。