文档介绍：R、L、C 串联谐振电路的研究一、实验目的 1. 学习用实验方法绘制 R、L、C 串联电路的幅频特性曲线。 2. 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)的物理意义及其测定方法。二、原理说明 1. 在图 4 -1 所示的 R、L、C 串联电路中, 当正弦交流信号源的频率 f 改变时, 电路中的感抗、容抗随之而变, 电路中的电流也随 f 而变。取电阻 R 上的电压 u o 作为响应, 当输入电压 u i 的幅值维持不变时, 在不同频率的信号激励下, 测出 U O 之值, 然后以 f 为横坐标, 以U O /U i 为纵坐标(因 U i 不变,故也可直接以 U O 为纵坐标) ,绘出光滑的曲线,此即为幅频特性曲线,亦称谐振曲线,如图 4 -2 所示。图4 -2 =f 0 =处, 即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时 X L= Xc, 电路呈纯阻性,电路阻抗的模为最小。在输入电压 U i 为定值时,电路中的电流达到最大值,且与输入电压 u i 同相位。从理论上讲, 此时 U i=U R=U O,U L=U c= QU i, 式中的 Q 称为电路的品质因数。 3. 电路品质因数 Q 值的两种测量方法一是根据公式 Q= 测定, U C与U L 分别为谐振时电容器 C 和电感线圈 L 上的电压;另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f=f 2-f 1, 再根据 Q =求出 Q值。式中 f 0 为谐振频率, f 2和f 1 是失谐时, 亦即输出电压的幅度下降到最大值的(= ) 倍时的上、下频率点。 Q 值越大,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。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注 1 函数信号发生器 1 图4 -1 R C ou L iu 2 交流毫伏表 0~ 600V 1 自备 3 双踪示波器 1 自备 4 频率计 1 5 谐振电路实验电路板 R=100 Ω, 510 Ω C= μF, μF, L=约 20mH TT-DG-003 四、实验内容 1. 按图 4 -3 组成监视、测量电路。先选用 C1、 R1 。用交流毫伏表测电压, 用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压 U i =4V P-P ,并保持不变。图4 -3 2. 找出电路的谐振频率 f 0, 其方法是, 将毫伏表接在 R(200 Ω) 两端, 令信号源的频率由小逐渐变大( 注意要维持信号源的输出幅度不变),当 Uo 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 f 0 ,并测量 U C与U L 之值(注意及时更换毫伏表的量限)。 3. 在谐振点两侧, 按频率递增或递减 500Hz 或 1KHz , 依次各取 8 个测量点, 逐点测出 U O,U L,U C 之值,记入数据表格。 f(KHz) U O (V) U L (V) U C (V) U i =4V P-P, C= μ F, R=510 Ω,f o=,f 2 -f 1=, Q= 4. 将电阻改为 R2 ,重复步骤 2,3 的测量过程 f(KHz) U O (V) U L (V) U C