《RLC电路谐振》PPT课件.ppt

大学物理实验,RLC谐振（串联）实验,深圳大学物理实验中心,一、实验目的,研究交流电路的谐振现象，认识RLC电路的谐振特性；学习测绘RLC电路串联谐振曲线的方法.,力学实验中，有简谐振动，同样，在电学实验中，由正弦波电源与电感、电容和电阻组成的串联电路，也会产生类似现象。当正弦波电源输出频率达到某一频率时，电路的电流达到最大值，即产生谐振现象。,（一）串联谐振 RLC串联电路如图一所示，设信号源输出电压的频率为，则回路中的电流有效值I和信号源的电压有效值之间的关系为：式中Z为总阻抗，为电感上直流电阻。电压与电流的位相差为：,（1）,（2）,二、实验原理,保持电压U恒定，改变其频率 时，电路中电流I会随频率发生变化，当位相差=0时，电流出现最大值,阻抗Z值最小，称电路对信号源发生了串联谐振.,j,（一）串联谐振的条件当回路中的电流与信号源电压的相位相同时，有=0，即:,二、实验原理,(或),其谐振频率为：,f0称为RLC电路的固有谐振频率，它只与电路的参数有关，与信号源无关。由此得到使电路发生谐振的方法有:调整信号源的频率，使之等于电路的固有频率；信号源的频率不变时，可以改变电路中L或C的大小，使电路的固有频率等于信号源的频率。,j,RLC串联谐振有如下特征:谐振时,回路总阻抗为一纯电阻,且取极小值;在保持信号源输出电压恒定的条件下,谐振时,电流有极大值.谐振时,回路电感和电容上的电压相等,位相相反,且为电源电压的Q倍.,二、实验原理,式中 称为谐振回路的品质因数,二、实验原理,定义当电路的电流为谐振电流的1/时，在谐振曲线上对应的两个频率f1和f2之间的范围,称为电路的通频带宽度。,通频带宽度,f,f1 f0 f2,Q:电路的品质因数,Q越大，带宽越小，谐振曲线越尖锐。,谐振时，电感和电容两端电压大小相等(但相位相反)通常Q1，Uc、UL 比U大得多，故串连谐振也叫电压谐振,Q大,Q小,电源电压,三、实验仪器,DH4503型RLC电路实验仪,频率调节,幅度调节,电容元件,电感元件,电阻元件,三、实验仪器,双通道数字毫伏表,四、实验内容与步骤,1、连接电路2、计算理论谐振频率,再从(f0-1000)(f0+1000)Hz,每相隔 100Hz测一次电压值，获得R=100,200的谐振曲线。3、当谐振时，测L和C的电压值.,五、实验注意事项,1实验过程中要始终保持电源输出电压1V不变，特别是改变频率时尤其要注意。2在测量UC和UL数值前，应根据实验前估算的数值及时更换毫伏表的量程，在测量UC和U时，毫伏表的“”端接C与L的公共点，其接地端分别触及L和C的另外一端。,思考题,1、为什么串联谐振称为电压谐振？为什么并联谐振称为电流谐振？2、求Q值时选取的两个频率f1、f2是否对称于f0？在什么条件下接近于对称？应用公式（5-73）时是否要求对称？3、串联谐振时电容上的电压大于电源电压Q倍，是否可以把它当做升压变压器来使用？,在串联谐振发生时，电容或电感上的电压约等于外加电压的Q倍。但是当你将负载并联到电容或电感上时，电路的Q值将大大下降，这时在电路中计算时就不能用原来的空载Q值，而要用“有载Q值”，这个有载Q值比空载Q值小多少呢？那就看你所加的负载了。有载Q可能小于1！在串联谐振电路中，电感和电容的电压数值相等，方向相反。理论上是无穷大,不过实际中由于二极管的压降,共频和负载等原因会使其电压大大缩减,变压器的基本原理是电磁感应原理,在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2N1 时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2N2，V1V2，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器。,