实验三 R、L、C串联谐振电路的研究

一、实验目的

1、学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。

2、加深理解电路发生谐振的条件、特点、掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法

二、原理说明

1、在图17-1所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。取电阻R上的电压UO之值。然后以f为横坐标，以UO/Ui为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称谐振曲线，如图17-2所示。

2、在f=f0=处（XL=XC），即幅频特性曲线尖峰所在的频率点，该频率称为谐振频率，此时电路呈纯电阻，电路阻抗的模为最小，在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压Ui同相位，从理论上讲，此时Ui=IR =U0,UL= U0=QUi,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

           Q==

测定，UC与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压；

另一种方法是通过测量谐振曲线的通频带宽宽度f=f2-f1

再根据        Q=

求出Q值

式中f0为谐振频率，f1和f2是失谐时，幅度下降到为最大值的（=.707）倍时的上、下频率点。

Q值越大，曲线越尖锐，通频带越宽，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。

三、实验设备

1、交流毫伏表

2、双踪示波器

3、信号源及频率计

4、EEL-03(或EEL-16)

四、实验内容及步骤

1、按图17-3组成监视、测量电路，用交流毫伏表测电压，用示波器监视信号源输出，令其输出幅值等于1V，并保持不变。

2、找出电路的谐振频率f0,其方法是，将毫伏表接在R（51Ω）两端，令信号源的频率由小逐渐变大(注意要维持信号源的输出幅度不变)，当VR的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量VC与VL之值（注意及时更换毫伏表的量限）。

3、在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1KHz,依次各取8个测试点，逐点测出VR，VL，VC之值，记入数据表格。

4、改变电阻值，重复步骤2，3的测量过程

五、实验注意事项

1、测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，在变换频率测试时，应调整信号输出幅度(用示波器监视输出幅度），使其维持在1V的输出。

六、预习思考题

1、根据实验线路板给出的元件参数值，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R的数值是否影响谐振频率值？

3、要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？

4、本实验在谐振时，对应的VL与VC是否相等？如有差异，原因何在？

七、实验报告

1、根据测量数据，绘出不同Q值的三条幅频特性曲线

               VR=f(f),VL=f(f),VC=f(f)

2、计算出通频带与Q值，说明不同R值时对电路通频带与品质因素的影响。

3、对两种不同的测Q值的方法进行比较，分析误差原因。

4、通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。

5、心得体会及其他。