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实验六谐振电路.ppt

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文档介绍

文档介绍:实验六谐振电路
即R=rL+R1当调节电路参数(L或C)或改变电源的频率,使
时,电路处于串联谐振状态,谐振频率为
此时电路呈电阻性,电流 达到最大,且与输入电压同相。
图 串联谐振电路
显然,谐振角频率ω0(f0)仅与元件参数LC的大小有关,而与电阻R的大小无关。当ω<ω0时,电路呈容性,阻抗角
<0;当ω>ω0时,电路呈感性, >0。只有当ω=ω0时, =0,电路呈电阻性,电路产生谐振。
谐振时电感或电容两端电压与电源电压之比值用品质因
数Q表示,Q值同时为谐振时感抗或容抗与回路电阻之比,

式中, 称为谐振电路的特征阻抗,在串联谐振电路中


RLC串联电路中,电流的大小与激励源角频率之间的
关系,即电流的幅频特性的表达式为
根据上式可以定性画出,I(ω)随ω变化的曲线,如图所
示,称为谐振曲线。
令 , I0是谐振时电路中电流的有效值,因此得
当电路的L和C保持不变时,改变R的大小,可以得到不同的Q值时的电流谐振曲线(如图所示),显然,Q值越大,曲
线越尖锐。
为了具体说明电路对频率的选择能力,规定 的频率范围为电路的通频带, 时的频率分别称为上限频率f2及下限频率f1,则通频带

在定性画出通用幅频特性曲线()后,可从曲线上找出对应I/I0为的两点,从而计算Q值。显然,Q值越高,通频带越窄,曲线越尖锐。
图所示为不同Q值下的通用谐振曲线,由图可见,在谐振频率f0附近电流较大,离开f0则电流很快下降,所以电路对频率具有选择性。而且Q值越大,则谐振曲线越尖锐,选择性越好 。
图 RLC串联电路幅频特性
图 RLC串联电路的通用
幅频特性
2. RLC并联谐振
RL串联电路(即实际的电感线圈)和电容器并联的电路如图
所示,电路的等效阻抗为
当 ,即 时,电路呈电阻性,形成并联谐振状态。此时有效阻抗为 ,并联谐振频率为
上式表明由于线圈中具有电阻rL,RL与C并联谐振频率要低于串联谐振频率,而且在电阻值 时,将不存在f0,电路不会发生谐振(即电压与电流不会同相)。
并联谐振电路的品质因数就是电感线圈(含电阻rL)的品质因
数,即
图 RL与C并联谐振实验电路
图 RL与C并联谐振电路相量图
在并联谐振时,电路的相量关系如图所示。此时电路的
总阻抗呈电阻性,但不是最大值。可以证明当电路总阻抗
为最大值时的频率为
显然稍大于f0,此时电路呈电容性。
通常电感线圈的电阻较小,当电阻 时,可以认为
,即电阻对频率的影响可以忽略不计,此时的谐振
频率f0与f’相同,即
谐振电路的品质因数为 ,此时的Q值与串联谐振
电路相同。谐振电路的等效阻抗为
在电感线圈电阻对频率的影响可以忽略的条件下,RL与C并联谐振电路的幅频特性可用等效阻抗幅值随频率变化