文档介绍：RLC电路特性的研究
一、实验内容:
1)RC串联电路的暂态特性
2)RLC串联电路的稳态特性:幅频特性、相频特性
二、实验仪器:
FB318型RLC电路实验仪、双踪示波器
三、预备知识:

电容的容抗:,
电感的感抗:,
2. 在交流电路中,RLC串联电路具有的作用
在交流电路中,电阻值和频率无关,RLC串联电路的电流与电阻电压是同相位;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串联电路具有特殊的幅频特性和相频特性,有选频和滤波作用。
3. 交流电路中,电压和电流的大小和相位的变化的表示
交流电路的电压和电流有大小和相位的变化,通常用复数法及其矢量图解法来研究。
RLC串联电路如图1所示,交流电源电压为,则
图1 RLC串联电路
RLC电路的复阻抗
回路电流,
电流大小
图2 RLC串联电压矢量图
矢量图解法如图2所示,总电压与电流之间的相位(或与电阻电压的相位)为,可见,RLC串联回路相位j与电源频率f()有关。
四、实验原理:
1. RLC串联电路
1) RLC串联谐振
RLC串联电路中,当信号的频率f为谐振频率,即感抗与容抗相等()时,电路的阻抗有最小值(Z=R),电流有最大值,电路为纯电阻,这种现象称为RLC串联谐振。
2)RLC串联电路的幅频特性曲线
RLC串联回路电流 I 与电源的频率f(w=2pf)有关,RLC串联电路的I―f 的关系曲线称为RLC串联电路的幅频特性曲线,如图3所示。
图3 RLC串联幅频曲线
3)回路的品质因数
谐振时,回路的感抗(或容抗)与回路的电阻之比称为回路的品质因数,以Q表示,
或
4)RLC回路的通频带
RLC串联幅频曲线如图3所示,将电流I=、,
当RLC电路中L、C不变时,根据和,电阻R越大,则品质因数Q越小,,滤波性能就越差(如图3所示)。
5)电路谐振时,电感、电容的电压与品质因数Q的关系
谐振时,电感与电容的电压有最大值,是电源电压的Q倍,即
谐振时,电容和电感两端的电压比信号源电压US大Q倍,有电压放大作用,要注意元件的耐压。
6)RLC串联电路的相频特性
RLC串联电路的j - f的关系曲线称为RLC串联电路的相频特性曲线,如图4所示。
图4 RLC串联相频曲线

图5 RC串联电路
1)充电方程: 和
2)放电方程: 和
令,称为RC电路的时间常数。
五、实验步骤:
1. RC串联电路的暂态特性
选择方波作为信号源进行实验,以便用普通示波器进行观测。由于采用了功率信号输出,故应防止短路。
1)选择合适的R和C值,根据时间常数τ,选择合适的方波频率,一般要求方波的周期T>10τ,这样能较完整地反映暂态过程,并且选用合适的示波器扫描速度,以完整地显示暂态过程。
2)改变R值或C值,观测UR或UC的变化规律,记录下不同RC值时的波形情况,并分别测量时间常数τ。
3)改变方波频率,观察波形的变化情况,分析相同的τ值在不同频率时的波形变化情况。
2. RLC串联电路的稳态特性
自选合适的L值、C