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
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RLC串联谐振电路的实验研究
一、摘 要:
从RLC 串联谐振电路的方程分析出发, 推导了电路在谐振状态下的谐振频率、品质因数和输入阻抗, 并且基于Multisim仿真软件创建RLC 串联谐振电路, 利用其虚拟仪表和仿真分析, 分别用测量及仿真分析的方法验证它的理论根据。其结果表明了仿真与理论分析的一致性, 为仿真分析在电子电路设计中的运用提供了一种可行的研究方法。
二、关键词:RLC;串联;谐振电路;
三、引言
谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。通常,谐振电路由电容、电感和电阻组成,按照其原件的连接形式可分为串联谐振电路、并联谐振电路和耦合谐振电路等。
由于谐振电路具有良好的选择性,在通信与电子技术中得到了广泛的应用。比如,串联谐振时电感电压或电容电压大于激励电压的现象,在无线电通信技术领域获得了有效的应用,例如当无线电广播或电视接收机调谐在某个频率或频带上时,就可使该频率或频带内的信号特别增强,而把其他频率或频带内的信号滤去,这种性能即称为谐振电路的选择性。所以研究串联谐振有重要的意义。
在含有电感L 、电容C 和电阻R 的串联谐振电路中,需要研究在不同频率正弦激励下响应随频率变化的情况, 即频率特性。Multisim 仿真软件可以实现原理图的捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试等方面的应用, 其数量众多的元件数据库、标准化仿真仪器、直观界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果都为众多的电子工程设计人员提供了一种可靠的分析方法, 同时也缩短了产品的研发时间。
四、正文
(1)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。
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【实验名称】 RLC电路的谐振
【实验目的】
1、研究和测量RLC串、并联电路的幅频特性;
2、掌握幅频特性的测量方法;
3、进一步理解回路Q值的物理意义。
【实验仪器】
音频信号发生器、交流毫伏表、标准电阻箱、标准电感、标准电容箱。
【实验原理】
一、RLC串联电路
1.回路中的电流与频率的关系(幅频特性)
RLC交流回路中阻抗Z的大小为:
(32-1)
(32-3)
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RLC串联电路暂态特性
·实验目的
1. 熟悉数字示波器的使用方法;
2. 探究RC电路的暂态特性,并用相关图表直观表示;
3. 探究RLC电路的暂态特性,并熟悉RLC暂态电路的三种状态.
·实验原理
1. 数字示波器可以观察由信号发生器产生的波形.
2. 在由电阻R及电容C组成的直流串联电路中,暂态过程即是电容器的充放电过程.充电时;放电时,.其中,τ为时间常数,且.取对数作出相关图像拟合直线可以求得τ.
3. 在由电阻R、电容C及电感L组成的直流串联电路中,根据电阻R阻值的不同,暂态过程有三种状态,即:欠阻尼、临界阻尼和过阻尼.
·实验内容及步骤
1. 依照电路图连接电路,在数字示波器上观察由信号发生器产生的波形.
2. 连接RC电路,示波器触发方式选择“正常”,观察RC电路的暂态图像,储存并作数据分析.
3. 连接RLC电路,?用R=10Ω的定值电阻,观察RC电路的暂态图像,储存并作数据分析;?用滑动变阻器,调节R阻值,观察RLC电路暂态的三种状态.
·实验记录
1.数字示波器的使用-相关图像
500Hz正弦:
500Hz三角:
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RLC正弦交流电路参数测量
实验报告
实验摘要
1. 实验内容
1在面板板上搭接R、L、C并联电路;
2电路参数:r=47Ω、R=1K、L=10mH、C=10uF,正弦波Vpp=5V、f=1KHz;
3将R、L并联,测量电压和电流的波形和相位差,计算电路的功率因素;
4将R、C并联,测量电压和电流的波形和相位差,计算电路的功率因素;
5将R、L、C并联,测量电压和电流的波形和相位差,由相位差分析负载性质,计算电路的功率因素。
实验目的
1进一步了解RLC正弦交流电路的特点、基本组态、性能参数;
2熟练掌握示波器的测量方法和操作步骤。
实验环境(仪器用品等)
实验地点:工训中心C栋207
实验时间:12月20日晚
实验仪器与元器件:数字万用表(UNI-T UT805A)、函数信号发生器(RIGOL DG1022U)、示波器(Tektronix DPO 2012B)、电阻、电容、电感、导线若干、镊子、面包板等
本次实验的原理电路图如下图所示:(来自Multisim 12)
R、L并联测试电路
R、C并联测试电路
R、L、C并联测试电路
实验原理
含在正弦交流电路的负载中,可以是一个独立的电阻器、电感器或电容器,也可由它们相互组合。负载阻抗的模|Z|=U/I;等效电路负载阻抗的模;负载回路的等效电阻;
负载回路的等效电抗;
功率因数 ;电压与电流的相位差 ;
当>0时,电压超前电流;当<0时,电压滞后电流。
※实验步骤※
1. 准备工作:检查示波器/函数信号发生器是否显示正常;选取电阻/电容/电感
1检查示波器的使用状况,先进行自检,观察波形是否符合要求,如有问题,检查探头或接口是否存在问题;
2选出一个阻值为47Ω、一个为阻值为1kΩ的两个电阻,以及10μF电容和值为10mH的电感;
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苏州工业职业技术学院 Multisim
实验五 RLC电路分析
一、 实验目的
1.学习并掌握波特表的使用及属性设置。
2.掌握串联谐振的内容及其使用。
二、实验仪器设备
1.PC机一台
2.Multisim软件开发系统一套
三、实验要求
1.学习元件电压表及电流表的使用及设置。
2.仿真分析定理内容。
四、实验内容及参考实验步骤
一、欧姆定律在交流电路中的应用。试确定电路中的电流和电感两端的电压。
图1 RLC串联电路
1.绘图。接入电压表至C1L1R1两端,测量电压值。
Uc1?_______,UL1?________,UR1?_________,
22?UX=__________UX?,总电压U=R_=________。
3.接入示波器分别测量电阻和电源端的电压。
说明:示波器显示的是电阻和电源端电压波形,由于电阻两端的电压与流过的电流同相位,因此可以使用电阻两端的电压形式地说明流过电流波形的相位关系。
示波器观察相位差θ=_____。
验证性计算:
-- 1
苏州工业职业技术学院 Multisim
二、RLC串联电路如下图所示,该电路的谐振频率为___________,当电路发生谐振时,UL=_________,UC=__________,UR=_________;改变L1,C1,使电路的谐振频率为600HZ,求此时的L1=5.1mH,C1=__________及谐振频率为600HZ时的UL=_________。
?
1. 波特图仪是一种测量和显示幅频和相频特性曲线的仪表。试用波特图仪器测量电路在
谐振时的频率特性。
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10物理学(师范) 李海旗 2010284112
实验数据分析
1.RC幅频,相频曲线
2.RL幅频,相频曲线
10物理学(师范) 李海旗 2010284112
实验数据分析
3.RLC相频曲线
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