rlc电路特性的研究实验报告误差分析

实验二十一 RLC电路特性的研究

【实验目的】

1、了解并观察RLC电路的谐振和滤波特性

2、了解并观察RLC电路的稳态和暂态过程 【实验内容】

1、观测RC和RL串联电路的幅频特性和相频特性

2、了解RLC串联、并联电路的相频特性和幅频特性 3、观察和研究RLC电路的串联谐振和并联谐振现象

4、观察RC和RL电路的暂态过程，理解时间常数τ的意义 5、观察RLC串联电路的暂态过程及其阻尼振荡规律 【实验原理】

图1RC串联电路 图2 RC串联电路的相频特性

（一）RC串联电路的稳态特性

1、RC串联电路的频率特性 在图1所示电路中，电阻R、电容C的电压有以下关系式：

I?UR2?(12)?C，UR?IR，UC?I1，???arctan ?C?CR其中ω为交流电源的角频率，U为交流电源的电压有效值，?为电流和电源电压的相位差，它与角频率ω的关系见图2，可见当ω增加时，I和UR增加，而UC减小。当ω很小时?→-π/2，ω很大时?→0。

2、RC低通滤波电路如图3所示，其中为Ui输入电压，U0为输出电压，则有

UU011?，其

RLC电路谐振特性研究

大学物理实验RLC电路谐振 特性研究

深圳大学物理实验中心

RLC电路谐振特性研究

实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求

一、实验目的研究研究交流电路的谐振现象， 研究研究交流电路的谐振现象，认 识RLC电路的谐振特性； RLC电路的谐振特性； 电路的谐振特性 学习测绘RLC电路串联谐振曲线的方法 学习测绘RLC电路串联谐振曲线的方法 . RLC

RLC电路谐振特性研究

实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求

二、实验原理1、RLC串联电路的谐振 、 串联电路的谐振I= U = Z U R总 + (ωL 2

C

L U

R

1 ωL 电压与电流的位相差为 ωC Φ = arctan R 1 ωL =0 Z有一极小值，I 有一极大值 有一极小值， 当 ωC 1 此时的圆频率称为谐振圆频率 谐振圆频率ω 此时的圆频率称为谐振圆频率ω0 ω0 = LC ω0 L 1 L UL 1 Q= = = = ω0 1 f0 = = ω 0 CR U R R C 2π 2π LCQ: ——品质因素 ——品质因素

1 2 ) ωC

I

~

RLC电路谐振特性研究

实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求

二、实验原理

RLC电路谐振特性研究

大学物理实验RLC电路谐振 特性研究

深圳大学物理实验中心

RLC电路谐振特性研究

实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求

一、实验目的研究研究交流电路的谐振现象， 研究研究交流电路的谐振现象，认 识RLC电路的谐振特性； RLC电路的谐振特性； 电路的谐振特性 学习测绘RLC电路串联谐振曲线的方法 学习测绘RLC电路串联谐振曲线的方法 . RLC

RLC电路谐振特性研究

实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求

二、实验原理1、RLC串联电路的谐振 、 串联电路的谐振I= U = Z U R总 + (ωL 2

C

L U

R

1 ωL 电压与电流的位相差为 ωC Φ = arctan R 1 ωL =0 Z有一极小值，I 有一极大值 有一极小值， 当 ωC 1 此时的圆频率称为谐振圆频率 谐振圆频率ω 此时的圆频率称为谐振圆频率ω0 ω0 = LC ω0 L 1 L UL 1 Q= = = = ω0 1 f0 = = ω 0 CR U R R C 2π 2π LCQ: ——品质因素 ——品质因素

1 2 ) ωC

I

~

RLC电路谐振特性研究

实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求

二、实验原理

RLC串联谐振电路的实验报告

（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。

3.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。

(2)实验原理：

RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：Z=R+j(ωL-1/ωC)当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率ω

0 =1/LC，谐振频率f

=1/2πLC。谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R

和激励电源的角频率ω无关，当ω<ω

0时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω

时，电路呈感性，阻抗角φ>0。

1、电路处于谐振状态时的特性。

（1）、回路阻抗Z

0=R,| Z

|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。

（2）、回路电流I

0的数值最大，I

=U

S

/R。

（3）、电阻上的电压U

R 的数值最大，U

R

=U

S

。

（4）、电感上的电压U

L 与电容上的电压U

C

数值相等，相位相差180°，U

L

=U

C

=QU

S

。

2、电路的品质因数Q

电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q，即：

Q=U

L （ω

）/ U

S

= U

C

（ω

）/ U

S

=ω

L/R=1/R*

（3）谐振曲线。

电路中电压与

RLC串联谐振电路的实验报告

（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。

3.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。

(2)实验原理：

RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。 该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：Z=R+j(ωL-1/ωC)当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率ω0 =1/LC，谐振频率f0=1/2πLC。谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率ω无关，当ω<ω0时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω0时，电路呈感性，阻抗角φ>0。

1、电路处于谐振状态时的特性。

（1）、回路阻抗Z0=R,| Z0|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。 （2）、回路电流I0的数值最大，I0=US/R。 （3）、电阻上的电压UR的数值最大，UR =US。

（4）、电感上的电压UL与电容上的电压UC数值相等，相位相差180°，UL=UC=QUS。 2、电路的品质因数Q

电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q，即：

Q=UL

实验4 RC、RL、RLC电路的稳态特性

【实验目的】

1． 观测RC、RL、RLC串联电路的幅频特性和相频特性。 2． 学习用双踪示波器测量位相差。

【仪器用具】

TDS2012数字示波器、FG-506A型功率函数信号发生器、YB2173B数字交流毫伏表、电容、电感、电阻箱、接线板等。

【原理概述】

在RC、RL和RLC串联电路中，若加在电路两端的正弦交流信号保持不变，则当电路中的电流和电压变化达到稳定状态时，电流（或某元件两端的电压）与频率之间的关系特性称为幅频特性；电压、电流之间的位相差与频率之间的关系特性称为相频特性。下面分三种串联电路来分析。

1．RC串联电路

RC串联电路如图1所示。根据图形可得：

??U??U??I?(R?1) （1） URCj?C由（1）式可得到电路的总阻抗Z、电流的有效值I、电阻两端电压的有效值UR、电容两端电压的有效值UC，以及电路电压与电流之间的位相差?分别为：

Z?R2?(12) （2） ?C （3）

一阶电路特性研究实验

一、实验名称：一阶电路特性研究 二、实验日期：2014年6月5日 三、实验目的：

1、熟练使用proteus虚拟仿真工具； 2、 RC低通\\高通滤波器频率分析； 3、RC/RL一阶电路特性分析；

四、实验用的仪器：proteus仿真软件。 五、实验原理：

一、RC低通\\高通滤波器

1．低通滤波电路

+

网络函数为：

图3.6.1 RC低通滤波电路 1?UH(j?)?2??U11j?C?11?j?CRR?j?CR

+ C U2 (jω)

_ U1(jω) _ 幅频特性：

相频特性：

|H (jω)|

H(?)?11?(?CR)2?(?)??arctan( ?RC )φ (ω) 0 - π/4

ω0 ω

1 0.707

0 ω

- π/2

（b）相频特性

ω0

（a）幅频特性

2、高通滤波电路

RC高通滤波电路具有使高频信号较易通过而抑制较低频率信号的作用。其通频带是ω0～∞，截止频率是ω0。

π/2 |T (jω)| 1 0.707

ω

（a）

0 φ (ω)

ω0

π/4

0 ω0 （b）

高通滤波电路的频率特性

（a）幅频特性 （b）相频特性

ω

2、一阶RC/RL电路零输入响应

电路分析实验报告册

实验八 RLC正弦稳态电路的研究

一、实验目的

(1) 通过对RLC串联电路频率特性的测量与分析，加深对频率特性曲线的理解。 (2) 进一步理解串联谐振的特点及改变频率特性的方法。 二、实验仪器

(1) 函数信号发生器 (2) 双踪示波器 (3) 实验箱 三、实验原理和电路

含有电感、电容和电阻元件的有源网络，在电源的某些工作频率上，会出现元件两端电压和电流相位相同的情况，称电路发生谐振。能发生谐振的电路，称为谐振电路。

(1) RLC串联电路中幅频特性和相频特性

在RLC串联电路中，若施加正弦交流电压，则电路中的电流和各元件上的电压将随电源频率的不同而改变，电流和电源电压间、各元件上的电压和电源电压间的相位差也随电源频率的不同而变化。前者的函数关系称为幅频特性，后者的函数关系称为相频特性，即RLC电路的稳态特性。

电路图8-1：

图8-1 RLC串联谐振电路

(2) RLC串联电路的基本计算 由基本计算公式：

?URz?R??UR?j(2?fL?

1)2?fC串联谐振条件： 2?fL?11，即f =fo?

一、 分别对第2,3项实验内容中不同参数情况所得幅频特性曲线进行比较，并讨论。

? LC电路频率特性的测量

1. Uc---f

图为LC电路在电容值分别为0.47uF,1uF, 4.7uF时，电容两端的电压信号幅值变化曲线。显示为低通特性，一开始三条曲线都近似等于信号源电压，随着频率的增大，C=4.7uF的曲线呈下降趋势；C=1uF和C=0.47uF的曲线上升，并先后出现峰值，C=0.47uF曲线峰值大于C=1uF曲线峰值，随后两曲线呈下降趋势，三曲线最终都近似趋于0。

结论：信号呈低通特性，开始时等于信号源电压，电压随频率增大而减小，最终趋于0。C较小时，曲线先上升后下降，出现峰值，且C越小，峰值越大，对应的谐振频率越大。

2. Ul---f

图为LC电路在电容值分别为0.47uF, 1uF, 4.7uF时，电感两端的电压信号幅值变化曲线。显示为高通特性，三条曲线均从零点开始增大，随着频率的增大，C=4.7uF曲线先趋于稳定，大致稳定于信号源电压；C=1uF和C=0.47uF的曲线继续上升，并先后出现峰值，C=0.47uF曲线峰值大于C=1uF曲线峰值，随后两曲线呈下降趋势，大致稳定于信号源电压。

结论：信号呈高通特性，从零点开始，电压随频

电路分析实验报告册

实验八 RLC正弦稳态电路的研究

一、实验目的

(1) 通过对RLC串联电路频率特性的测量与分析，加深对频率特性曲线的理解。 (2) 进一步理解串联谐振的特点及改变频率特性的方法。 二、实验仪器

(1) 函数信号发生器 (2) 双踪示波器 (3) 实验箱 三、实验原理和电路

含有电感、电容和电阻元件的有源网络，在电源的某些工作频率上，会出现元件两端电压和电流相位相同的情况，称电路发生谐振。能发生谐振的电路，称为谐振电路。

(1) RLC串联电路中幅频特性和相频特性

在RLC串联电路中，若施加正弦交流电压，则电路中的电流和各元件上的电压将随电源频率的不同而改变，电流和电源电压间、各元件上的电压和电源电压间的相位差也随电源频率的不同而变化。前者的函数关系称为幅频特性，后者的函数关系称为相频特性，即RLC电路的稳态特性。

电路图8-1：

图8-1 RLC串联谐振电路

(2) RLC串联电路的基本计算 由基本计算公式：

?URz?R??UR?j(2?fL?

1)2?fC串联谐振条件： 2?fL?11，即f =fo?