大学物理实验设计性实验

实验报告

实验题目:RLC串联电路谐振特性的研究

班    级：                       

姓    名：      学号： 

指导教师：                        

         

                        

                                            

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实验三：串联谐振电路

一、实验目的：

1.       加深对串联谐振电路条件及特性的理解。

2.       掌握谐振频率的测量方法。

3.       理解电路品质因数及通频带的物理意义和其测定方法。

4.       测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。

5.       深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用。

6.       掌握电路板的焊接技术以及信号发生器、交流毫伏表等仪器的使用。

7.       掌握Multisim 软件中的Function Generator、Voltmeter、Bode Plotter 等仪表的使用以及AC Analysis等SPICE仿真分析方法。

8.       用Origin绘图软件绘图。

二、实验原理：

RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。

该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：

Z=R+j(ωL-1/ωC)

当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。

谐振角频率ω0 =1/，谐振频率f0=1/2π。

谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率ω无关，当ω＜ω0时，电路呈容性，阻抗角φ＜0；当ω＞ω0时，电路呈感性，阻抗角φ＞0。

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串联谐振电路

学号：  1028401083     姓名：  赵静怡

一、  实验目的

1、    加深对串联谐振电路条件及特性的理解

2、    掌握谐振频率的测量方法

3、    理解电路品质因数Q和通频带的物理意义及其测量方法

4、    测量RLC串联谐振电路的频率特性曲线

5、    深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用

6、    掌握电路板的焊接技术以及信号发生器、交流毫伏表等仪表的使用

7、    掌握Multisim软件中的Functionn Generator 、Voltmeter 、Bode Plotter等仪表的使用以AC Analysis等SPICE仿真分析方法

8、    用Origin绘图软件绘图

二、  实验原理

RLC串联电路如图2.6.1所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可以是电路发生谐振。

2.6.1 RLC谐振串联电路

1、谐振频率：f₀=，谐振频率仅与元件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率w无关

2、电路的品质因素Q和通频带B

电路发生谐振是，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因素Q，即

定义回路电流下降到峰值在0.707时所对应的频率为截止频率，介于两截止频率间的频率范围为通带，即

3、谐振曲线

电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，他们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线

4、实验仪器：

（1）  计算机

（2）  通路电路板一块

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实验三：串联谐振电路

一、实验目的：

1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。

2.掌握谐振频率的测量方法。

3.理解电路品质因数及通频带的物理意义和其测定方法。

4.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。

二、实验原理：

RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。

该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：

Z=R+j(ωL-1/ωC)

当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。

谐振角频率ω₀ =1/，谐振频率f₀=1/2π。

谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率ω无关，当ω<ω₀时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω₀时，电路呈感性，阻抗角φ>0。

1、电路处于谐振状态时的特性。

（1）、回路阻抗Z₀=R,| Z₀|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。

（2）、回路电流I₀的数值最大，I₀=U_S/R。

（3）、电阻上的电压U_R的数值最大，U_R =U_S。

（4）、电感上的电压U_L与电容上的电压U_C数值相等，相位相差180°，U_L=U_C­=QU_S。

2、电路的品质因数Q和通频带B。

电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q，即：

Q=U_L（ω₀）/ U_S= U_C（ω₀）/ U_S=ω₀L/R=1/R*

回路电流下降到峰值的0.707时所对应的频率为截止频率，介于两截止频率间的频率范围为通频带，即：

B=f₀      /Q

2、谐振曲线。

电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。

在U_S、R、L、C固定的条件下，有

I=U_S/

                                      U_R=RI=RU_S/

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新疆大学

实习（实训）报告

实习（实训）名称 ：              电路EDA课程设计           

学           院：               电气工程学院               

专  业  班   级：                             

姓           名：                           

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二、RLC串联谐振电路

目的及要求：（1）设计电路（包括参数的选择）

（2）不断改变函数信号发生器的频率，测量三个元件两端的电压，

以验证幅频特性

（3）不断改变函数信号发生器的频率，利用示波器观察端口电压与

电流相位,以验证发生谐振时的频率与电路参数的关系

（4）用波特图示仪观察幅频特性

（5）得出结论进行分析并写出仿真体会。

二阶动态电路的响应（RLC串联）

可用二阶微分方程描述的电路成为二阶电路。此电路在输入为零值时的响应称为零输入相应，在零值初始条件下的响应称为零状态响应。

欠阻尼情况下的衰减系数? 为：??R

.2L.其震荡频率?

d为：?d?； RLC串联谐振电路条件是：电压U与电流I同相。

z?R?jX?R?j(?L?

11?C); 当?L?

?C时，谐振频率为f?f0?1;

在电路参数不变的情况下，可调整信号源的频率使电路产生串联谐振；在信号源频率不变的情况下，改变L或C使电路产生串联谐振是。电路的频率特性，电路的电流与外加电压角频率的关系称为电流的幅频特性。

串联谐振电路总阻抗Z=R，其值最小，如电源电压不变，回路电流I=U/R，其值最大；改变信号源的频率时，可得出电流与频率的关系曲线；

三.设计原理：

一个优质电容器可以认为是无损耗的（即不计其漏电阻），而一个实际线圈通常具有不可忽略的电阻。把频率可变的正弦交流电压加至电容器和线圈相串联的电路上。

若R、L、C和U的大小不变，阻抗角和电流将随着信号电压频率的改变而改变，这种关系称之为频率特性。当信号频率为

f=f0?

现象，且电路具有以下特性：

（1）电路呈纯电阻性，所以电路阻抗具有最小值。

（2）I=I。=U/R

即电路中的电流最大，因而电路消耗的功率最大。同时线圈磁场和电容电时，即出现谐振

厂之间具有最大的能量互换。工程上把谐振时线圈的感抗压降与电源电压之比称之为线圈的品质因数Q。

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    深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称：­      大学物理实验（2）           

实验名称：                                  

学院：                                      

组号：             指导教师：                           

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