文档介绍：【实验名称】LC电路的谐振现象
【目的要求】
研究LC电路的谐振现象;
了解LCR电路的相频特性和幅频特性.
【仪器用具】
标准电感(, RL=), 标准电容(), 电阻箱, SS7802读出示波器,【实验名称】LC电路的谐振现象
【目的要求】
研究LC电路的谐振现象;
了解LCR电路的相频特性和幅频特性.
【仪器用具】
标准电感(, RL=), 标准电容(), 电阻箱, SS7802读出示波器, 功率函数发生器, 耦合变压器.
【实验原理】
~
U
C
L
R
同时具有电感和电容两类元件的电路, 在一定条件下会发生谐振现象. 谐振时电路的阻抗, 电压与电流以及他们之间的相位差, 电路与外界之间的能量交换等均处于某种特殊状态, 因而在实际中有着重要的应用.
串连谐振.
LCR串连电路如图所示. 其总阻抗|Z|, 电压U与电流I之间的相位差φ, 电流I分别为:
(2)
(3)
(4)
其中为圆周率(f为频率).
存在一个特殊的频率f0, 在其量变:
当f<f0时, φ<0, 电流的相位超前于电压, 整个电路呈电容性, 且随f降低, φ趋近于-π/2; 而当f>f0时, φ>0, 电流的相位落后于电压, 这个电路呈电感性, 且随f升高, φ趋近于π/2;
随f偏离f0越远, 阻抗越大, 而电流越小.
由式可知, 当, 即
(5)
即:
(6)
此时φ=0, 电压与电流同相位, 整个电路呈纯电阻性, 总阻抗达到极小值Z0=R, 而总电流达到极大值IM=U/R. 这种特殊状态称为串连谐振, 此时的频率称为谐振频率.
品质因素Q
Q值标志着储耗能特性, 电压分配特性和频率选择特性.
其中. 称为通频带宽度. f1和f2分别为谐振峰两侧处所对应的频率.
【实验内容】
测相频特性曲线
先用李萨如图形法确定了谐振频率f0, 然后采用双踪显示法测相位差φ, 选择相位差约为±15°, ±30°, ±45°, ±60°, ±72°, ±80°对应的频率进行测量, 并记录下此时的UR.
测幅频特性曲线
保持U=, 在1中所选的两个相邻频率之间再插入一个频率, 测相应的UR并记录下来. 在根据UR=IR可以求得I.
在谐振频率下, 取不同的U, 测UL, UC, UR. 记录下这四个量.
【实验数据】
Table 1相频特性测量数据
频率f/kHz
1/Δt
φ=f/(1/Δt)×360/°
-
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∞
Table 2幅频特性测量数据
f/kHZ
UR/V
I=U