实验八    串联谐振电路

一、实验目的

1、测试R、L、C串联谐振电路

2、研究电路对谐振特性的影响

二、实验原理

1、RLC串联电路中(图15-1)，当正弦交流信号源的频率?改变时，电路中的容抗、感抗随之而改变，电路中的电流也随?而改变。取电阻R上的电压U ₀作为响应，当输入电压Ui维持不变时，在不同信号频率的激励下，测出U ₀之值，然后以?为横坐标，以U ₀/Ui为纵坐标，绘出光滑的曲线，即为幅频特性，亦称谐振曲线，如图15-2所示：

    

 

2、在处()，即谐振曲线成尖峰所在的频率是,称为谐振频率，如图2所示。这时电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小值，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。（U_i=U_R=Uo。,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。

一是根据公式测定，分别为谐振时，电感和电容上的电压；

另一种方法根据公式测量，测出谐振频率及通频带。

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。，当L、C一定时，电阻R越小，Q值越大，通频带也越窄，曲线越尖锐，如图15-3 所示。

图15-3

三、实验器材、设备

1、函数信号发生器

2、双踪示波器

3、电阻=200Ω、1kΩ，电容=0.01μF、0.1μF，电感=约30mH或10mH

四、实验电路

五、实验内容与步骤

1、按图15-4连线，电感取元件盒L（电感值为10mH或30mH)，C取0.01μF，R取680Ω或200Ω。

2、找出电路的谐振频率。调节正弦波信号源频率，保持Ui=4V_P-P不变，观察U_o的变化，找到使U_o达到最大值的频率f_O，此频率就是使电路达到谐振状态的谐振频率f_O，然后在f_O上下分别选4-5个测量点，观察波形，测出对应的U_o、U_L、U_C值。

3、在谐振频率两侧，按频率分别递增和递减500H_Z或1kH_Z，依次取8个测量点，逐点测出U_o、U_L、U_C值，记入表中。

  4、改变电阻R的值，将R调至1300Ω或1kΩ，重复上述测试内容。(注意保持U_i=4V_P-P)

5、图15-4中改变电容的值，使电容C=0.1 uF，重复步骤2~4。自制表格记录数据。

六、实验注意事项

1、测绘谐振曲线，在找出谐振频率fo值以后，在fo附近应多取几个测试点，另应考虑选择上下限截止频率点（f_H、f_L）及1/2最大幅值频率点和幅值较小的频率点。

2、在变换频率测试前,应使信号源输出幅度保持在4V_P-P。

七、实验预习

1、根据实验电路给出的元件参数，估算电路的谐振频率。

2、改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振？电路中电阻的数值是否影响谐振频率值？

3、电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大，如果信号源给出3V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测电感电压U_L和电容电压U_C，应选择多大的量程？

4、要提高电路的品质因数，电路参数应如何改变？

5、本实验在谐振时U_L和U_C是否相等？如有差异，原因何在？

八、实验报告

1、根据两组测试数据，在一个坐标系上画出两条参数不同的谐振曲线。

2、根据所绘的谐振曲线，观察总结出其有什么异同，总结出电路参数对谐振频率有什么影响？

3、计算出通频带与Q值，说明不同R值对电路通频带与品质因数的影响。

4、通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。

5、误差分析、心得体会及其他。

第二篇：试验一：电位,电压的测定

实验一   电位、电压的测定

一．实验目的

1．学会测量电路中各点电位和电压的方法，理解电位的相对性和电压的绝对性；

2．掌握使用直流稳压电源、直流电压表的使用方法。

二．原理说明

在一个确定的闭合电路中，各点电位的大小视所选的电位参考点的不同而异，但任意两点之间的电压（即两点之间的电位差）则是不变的，这一性质称为电位的相对性和电压的绝对性。据此性质，我们可用一只电压表来测量出电路中各点的电位及任意两点间的电压。

若以电路中的电位值作纵坐标，电路中各点位置（电阻或电源）作横坐标，将测量到的各点电位在该坐标平面中标出，并把标出点按顺序用直线条相连接，就可得到电路的电位图，每一段直线段即表示该两点电位的变化情况。而且，任意两点的电位变化，即为该两点之间的电压。

在电路中，电位参考点可任意选定，对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同，但其各点电位变化的规律却是一样的。

三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字毫安表

2．恒压源（EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，可能有两种配置（1）＋6 V（+5V），＋12V，0～30V可调或（2）双路0～30V可调。）

3．EEL－30组件（含实验电路）或EEL－53组件

四．实验内容

实验电路如图1－1所示，图中的电源U_S1用恒压源中的＋6V（＋5V）输出端，U_S2用0～＋30V可调电源输出端，并将输出电压调到＋12V。

1．测量电路中各点电位

以图1－1中的A点作为电位参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位。

用电压表的黑笔端插入A点，红笔端分别插入B、C、D、E、F各点进行测量，数据记入表1－1中。

以D点作为电位参考点，重复上述步骤，测得数据记入表1－1中。

2．测量电路中相邻两点之间的电压值

在图1－1中，测量电压U_AB：将电压表的红笔端插入A点，黑笔端插入B点，读电压表读数，记入表1－1中。按同样方法测量U_BC、U_CD、U_DE、U_EF及U_FA，测量数据记入表1－1中。

表1－1  电路中各点电位和电压数据     单位：V

五．实验注意事项

1．EEL－30组件中的实验电路供多个实验通用，本次实验没有用到电流插头和插座。

2．实验电路中使用的电源U_S2用0～＋30V可调电源输出端，应将输出电压调到＋12V后，再接入电路中。并防止电源输出端短路。

3．使用数字直流电压表测量电位时，用黑笔端插入参考电位点，红笔端插入被测各点，若显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考点电位）；若显示负值，表明该点电位为负（即该点电位低于参考点电位）。

4．使用数字直流电压表测量电压时，红笔端插入被测电压参考方向的正（＋）端，黑笔端插入被测电压参考方向的负（－）端，若显示正值，则表明电压参考方向与实际方向一致；若显示负值，表明电压参考方向与实际方向相反。

五．预习与思考题

1．电位参考点不同，各点电位是否相同？任两点的电压是否相同，为什么？

答：不形同。电位是相对来说的。测量一点的电位首先要选一个参考点作为零电位点，参考点不同，电位不同！而电压时绝对的，与参考点无关。

2．在测量电位、电压时，为何数据前会出现±号，它们各表示什么意义？

答：因为电压表，电流表的指针偏转与电流的流向有关，而电位的+-与零参考点有关。而电流是从高电位流向低电位的。故+-号表示两点电位的高低（包括零参考点）。

六．实验报告要求

1．根据实验数据，分别绘制出电位参考点为A点和D点的两个电位图形。

2．根据电路参数计算出各点电位和相邻两点之间的电压值，与实验数据相比较，对误差作必要的分析。

3．回答思考题。