rlc电路特性的研究实验原理

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

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）

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?

暨南大学本科实验报告专用纸(附页)

暨南大学本科实验报告专用纸

课程名称 电路原理 成绩评定 实验项目名称 电路元件伏安特性的测绘 指导教师 李伟华 实验项目编号 08063034901 实验项目类型 验证型 实验地点 暨南大学珠海学院电路原理实验室 学生姓名 学号 学院 系 专业 实验时间 年 月 日 午～ 月 日 午 温度 ℃湿度

一、实验目的

1. 学会识别常用电路元件的方法

2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法

3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

二、实验要求

1. 根据各实验结果数据，分别在附页纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）

2. 根据实验结果，总结、归纳被测各

暨南大学本科实验报告专用纸(附页)

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课程名称 电路原理 成绩评定 实验项目名称 电路元件伏安特性的测绘 指导教师 李伟华 实验项目编号 08063034901 实验项目类型 验证型 实验地点 暨南大学珠海学院电路原理实验室 学生姓名 学号 学院 系 专业 实验时间 年 月 日 午～ 月 日 午 温度 ℃湿度

一、实验目的

1. 学会识别常用电路元件的方法

2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法

3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

二、实验要求

1. 根据各实验结果数据，分别在附页纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）

2. 根据实验结果，总结、归纳被测各

实验七 RLC串联谐振电路的研究

一、实验目的

（1）测定RLC串联电路的谐振频率，加深对其谐振条件和特点的理解。 （2）测量RLC串联电路的幅频特性、通频带和品质因数Q值。

二、实验原理

1．RLC串联谐振

在图7-1所示的RLC串联电路中，电路的复阻抗：

Z=R+j??wL-电路的电流：

贩骣?桫1÷=R+j(XL-XC)=R+jX=Z j ÷÷wC骣1÷R+j?wL-÷??桫wC÷改变输入正弦交流信号的频率（w）时，电路中

的感抗、容抗都随之改变，电路的电流大小和相位也发生了变化。

当RLC串联电路的总电抗为零，即

I=·Us=ZUs

UUSSUURR

图7-1 RLC串联电路

wL-1=0时，电路处于谐振状态。此时wC··Z=R，US与I同相。谐振角频率：w0=1LC，谐振频率：f0=12pLC。

显然，电路的谐振频率f0与电阻值无关，只与L、C的大小有关。当f<角j<0；当f=f0时，电路呈容性，阻抗

f0时，电路处于谐振状态，阻抗角j=0，电路呈电阻性，此时电路的阻抗最小，电

f0时，电路呈感性，阻抗角j>0；

流I0达到最大；当f>2．品质因数Q

当RLC串联谐振时，电感电压与电容电压大小相等，方向相反，且有可能大于电源电压。电感（或电容）上的电压与信号源电压之比，称为