实验9--RLC电路的稳态特性--huang

一、实验目的•研究交流信号在RLC串联电路中的幅频特性和相频特性.•巩固交流电路中矢量图解法和复数表示法。实验9RLC电路的稳态特性二、实验原理•电容具有“通高频、阻低频”的特性•电感具有“通低频，阻高频”的特性。•RLC电路：有选频和滤波作用。1.RLC串联电路的幅频特性•谐振频率f0为：•品质因数:•I-f的关系曲线称为幅频特性曲线。RLC串联幅频曲线LCππωf21=2=00LSRRRLQ022)1(CLRUZUISS•图1RLC串联电路??二、实验原理•谐振时，电容电压为电源电压的Q倍,有电压放大作用,2.RLC串联电路的相频特性•总电压与电流之间的相位：•-f的关系曲线称为相频特性曲线（1）当f=f0时，=0，电路呈电阻性；（2）当ff0时，0，电路呈电感性；（3）当ff0时，0，电路呈电容性。SSCQUCRUCIU00001RLC串联电压矢量图SUIRCLarctg1LRC串联相频曲线SL0SC0UUUUQ三、实验内容实验条件：C=0.010mF，L=10mH，谐振频率f0约15.8KHz，R=10。电源US=1.00V（保持恒定，用交流毫伏表监测）1.RLC串联电路幅频特性测定•R=10时，I―f曲线，f=10KHz-20KHz，11～15个点（必做）•R=51时，I―f曲线，f=10KHz-20KHz，11～15个点（选做）注意：图中a点共地点！！①测量必须调节和监测US值1.00V不变；②在谐振频率f0附近，每侧至少要测5个点，便于作图。③必须测出UR最大值时对应的谐振频率f0。三、实验内容2.RLC串联电路相频特性测定•测-f曲线•是US与I相位，由于UR=IR，因而测量US与UR的相位。•实验条件：C=0.010mf，L=10mH，R=10，电源US=1.00V（保持恒定）。测量幅频特性和相频特的电路图测URCH2通道正弦信号US输出端双通道示波器红夹红夹黑夹测USCH1通道ab测定RLC串联电路幅频特性、相频特性的实物电路图三、实验内容实验方法：UR与示波器的CH1相连，US与示波器的CH2相连。“触发源”旋钮选“垂直触发（VERT）”位置，调节“触发电平（TRIGLEVEL）”，使波形稳定。分别调节US和UR波形的垂直位置，使两波形的x轴（即t轴）重合（以示波器中心水平轴线为基准），测量US周期T（或f）和对应的US与UR之间水平相差（距离）时间△t。URUUSOΔtT相差测量t00360360ftTt三、实验内容注意：（1）US超前UR，取“+”，相反则取“-”；（2）在谐振频率f0附近要多测几个实验点，每侧至少要测5个点，得值尽量达到-500～+500，便于作图；（3）测量幅频特性和相频特性时，示波器两输入通道CH1、CH2的接地点要接上电路图中电阻R的左端a点。测量幅频特性和相频特性UURUUSOtΔtUSUROΔttUS波形在UR波形右边，则US落后于UR，取负值，电路呈电容性。US波形在UR波形左边，则US超前于UR，取正值，电路呈电感性。TΔxXTΔxX三、实验内容SCUUQ0SCUUQ03．品质因数Q的测定实验条件：C=0.010mf，L=10mH①当R=10.0Ω，调置谐振频率f0时，取电源US=1.00V，测出电容（最大幅度时的）电压UC0=；品质因数=。②当R=51.0Ω，调置谐振频率f0时，取电源US=1.00V，测出电容（最大幅度时的）电压U′C0=；品质因数=。图2测量回路品质因数的电路图（选做加分内容）测定品质因数Q的接地点要接上图中电容C的右端b共地点！测量回路品质因数的电路图测UCCH2通道正弦信号US输出端双通道示波器测USCH1通道测定RLC串联电路品质因数Q的实物电路图黑夹红夹红夹ab五、思考题预习思考题:教材P77页1，2题课后思考题:教材P81页1，2，3题附加：参考资料的补充思考题补充思考题4．测量RLC回路相频特性：①若要测量UR与US波形的水平时间差△t时，已调节好示波器的“△t读数光标”光标CH1的位置（如图3-9-6所示），应该再把光标CH2平移到点的位置上；②要测量周期T，若光标CH1的位置如图3-9-6所示，应该把光标CH2平移到点的位置上；光标CH1光标CH22354678UR波形US波形abcdefghi图3-9-619③如图3-9-6判断：UR波形是超前于US波形，还是落后于US波形？电路的电流I是超前于US，还是落后于US？此时，RLC电路呈现性（选：电感？电容？电路谐振时电阻）④若电源频率为14.00KHz，测出△t=15.0μs时，US与I之间的相位是（正或负）多少度？（-14.00×0.015×360=-75.6°）