串聯(lián)諧振電路實驗
一 、實驗?zāi)康?
1、 通過實驗掌握串聯(lián)諧振的條件和特點，測繪RLC串聯(lián)諧振曲線。
2、研究電路參數(shù)對諧振特性的影響。
二、實驗原理
在圖7-1所示的RLC串聯(lián)電路中，若取電阻R兩端的電壓U2為輸出電壓，則該電路輸出電壓與輸入電壓之比為：
U2 / U1 =R / [R+j（ωL－1/ωC）]=R /√R2+(ωL－1/ωC)2∠tg-1(ωL－1/ωC) / R （7-1）
由上式可知，輸出與輸入電壓之比是角頻率ω的函數(shù)。當(dāng)ω很高和ω很低時，比值都將趨于零，而在某一頻率ω=ω0時，可使ω0L－1/ω0C=0，輸出電壓與輸入電壓之比等于1，電阻R上的電壓等于輸入電源電壓達(dá)到最大值，電路阻抗最小，電抗為零，電流達(dá)到最大且與輸入電壓同相位。電路的這種工作狀態(tài)叫做RLC
串聯(lián)諧振。諧振的條件：
ω0L－1/ω0C= 0
或 ω0 = 1/√LC （7-2）
改變角頻率ω時，振幅比隨之變化，振幅比下降到峰值的1/√2 = 0.707對應(yīng)的兩個頻率ω1,ω2（或f1和f2）之差稱為該網(wǎng)絡(luò)的通頻帶寬。
BW=ω2－ω1
理論上可以推出通頻帶寬
BW=ω2－ω1=R/L （7-3）
由（7-3）式可知網(wǎng)絡(luò)的通頻帶取決于
電路的參數(shù)。RLC串聯(lián)電路幅頻特性曲線的陡度，可以用品質(zhì)因素Q來衡量，
Q的定義為：
Q =ω0 /BW=ω0L/R=1/ω0C
可見品質(zhì)因數(shù)Q也取決于電路參數(shù)。當(dāng)L和C一定時。電阻R越小，Q值越大，通頻帶越窄，諧振曲線越陡峭。反之，電阻R越大，品質(zhì)因數(shù)Q越小，通頻帶寬亦越寬，曲線越平緩，如圖7-2所示。
設(shè)R1＞R2，當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，
XL=XC、Z=R2
則 BW1=ω2－ω1＞BW2=ω‘2－ω‘1
I=U1/Z=U1/R
UR=IR
UL=jIXL=jIω0L=jU/Rω0L=jQU1
Uc=-jIXc=I/jω0C=-jQU1
當(dāng) XL=XC＞R時，UL=UC＞＞U
電路的這一特點，在電子技術(shù)通訊電路中得到廣泛的應(yīng)用，而在電力系統(tǒng)中則應(yīng)避免由此而引起的過壓現(xiàn)象。
2、 實驗內(nèi)容及步驟
a) 將動態(tài)電路板TS-B-27、正弦信號發(fā)生器、電阻R、電感L、電容C按
b) 圖7-3聯(lián)成電路。r 為電感線圈電阻,L=33mH，C= 0.10μF，R=620Ω。
c) 調(diào)節(jié)正弦信號源輸出電壓，使U1=3V，調(diào)節(jié)正弦信號輸出頻率,使之為表
7-1中的數(shù)值,測量U2，UC，UL，填入表7-1中 。
表7-1 R=620Ω
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F（kHz） |
2.3 |
2.4 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.8 |
2.9 |
3.0 |
3.1 |
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U2（V） |
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UC（V） |
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UL（V） |
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3、將R改為1300Ω,L、C保持不變,重復(fù)步驟2,將數(shù)據(jù)填入7-2表中
表7-2 R=1300Ω
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F（kHz） |
2.3 |
2.4 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.8 |
2.9 |
3.0 |
3.1 |
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U2（V） |
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UC（V） |
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UL（V） |
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3、 實驗設(shè)備
正弦信號發(fā)生器 一臺
動態(tài)電路板 (TS-B-27) 一塊
毫安表 一塊
頻率計 一臺
4、 實驗報告
目的 、原理、 內(nèi)容步驟。 根據(jù)表7-1、表7-2數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上繪制諧振曲線。計算BW和Q，并與測量值進(jìn)行比較
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