RLC串联谐振电路的教程
实验五RLC串联电路的幅频特性与谐振现象
电路分析》实验实验一简单万用表线路计算和校验一、实验目的1．了解万用表电流档、电压档及欧姆档电路的原理与设计方法。
2．了解欧姆档的使用方法。
3．了解校验电表的方法。
二、实验说明万用表是测量工作中最常见的电表之一，用它可以进行电压、电流和电阻等多种物理量的测量，每种测量还有几个不同的量程。
万用表的内部组成从原理上分为两部分：即表头和测量电路。
表头通常是一个直流微安表，它的工作原理可归纳为：“表头指针的偏转角与流过表头的电流成正比”。
在设计电路时，只考虑表头的“满偏电流Im”和“内阻Ri”值就够了。
满偏电流是指表针偏转满刻度时流过表头的电流值，内阻则是表头线圈的铜线电阻。
表头与各种测量电路连接就可以进行多种电量的测量。
通常借助于转换开关可以将表头与这些测量电路分别连接起来，就可以组成一个万用表。
本实验分别研究这些实验。
1．直流电流档多量程的分流器有两种电路。
图1-1的电路是利用转换开关分别接入不同阻值的分流器来改变它的电流量程的。
这种电路计算简单，缺点是可能由于开关接触不太好致使测量不准。
最坏情况（在开关接触不通或带电转换量程时有可能发生）是开关断路，这时全部被测电流都流过表头造成严重过载（甚至损坏）。
因此多量程分流器都采用图1－2的电路，以避免上述缺点。
计算时按表头支路总电阻r0’＝2250Ω来设计，其中ｒ’是一个“补足”电阻，数值视r0大小而定。
图1-1 利用转换开关的分流器图1-2 常用的多量程分流器电路图1-3 实验用万用表直流电流档电路给定表头参数：Ω='μ=2250r A 100I 0m ， 由图1-3得知：1m 10m R )I I (r I -=' 1110m R I )R r (I =+' 1101m I )R r (R I +'=同理，可推得：2102m I )R r (R I +'=合并上两式1101I )R r (R +'=2102I )R r (R +'将10R r +'消去有：2211R I R I = 现将已知数据代入计算如下：)I I (r I R m 10m 1-'=Ω==-⨯⨯=---250922501010225010100R 4361 2211R I R I =1212R I I R =Ω=⨯=5025051R 2 Ω==Ω=50R r 200r 221，2．直流电压档图1-4为实验用万用表直流电压档线路，给定表头参数同上。
实验八 RLC串联电路的谐振实验
C1L ω=ωfC21πC1ω实验八 R 、L 、C 串联电路的谐振实验一、实验目的1、研究交流串联电路发生谐振现象的条件。
2、研究交流串联电路发生谐振时电路的特征。
3、研究串联电路参数对谐振特性的影响。
二、实验原理1、R L C 串联电压谐振在具有电阻、 电感和电容元件的电路中，电路两端的电压与电路中的电流一般是不同相的。
如果我们调节电路中电感和电容元件的参数或改变电源的频率就能够使得电路中的电流和电压出现了同相的情况。
电路的这种情况即电路的这种状态称为谐振。
R 、L 、C 串联谐振又称为电压谐振。
在由线性电阻R 、电感L 、电容c 组成的串联电路中，如图8-1所示。
图8-1 R L C 串联电路图当感抗和容抗相等时，电路的电抗等于零即 X L = X C ； ； 2πf L =X = ? L － = 0则 ? = arc tg = 0即电源电压u 与电路中电流i 同相，由于是在串联电路中出现的谐振故称为串联谐振。
谐振频率用f 0表示为LC1LC()2C L 2X X R -+ f = f 0 = 谐振时的角频率用?0表示为? = ?0 =谐振时的周期用T 0表示为T =T 0 = 2 ?串联电路的谐振角频率ω0频率f 0，周期T 0，完全是由电路本身的有关参数来决定的，它们是电路本身的固有性质，而且每一个R 、L 、C 串联电路，只有一个对应的谐振频f 0和周期T 0。
因而，对R 、L 、C 串联电路来说只有将外施电压的频率与电路的谐振频率相等时候，电路才会发生谐振。
在实际应用中，往往采用两种方法使电路发生谐振。
一种是当外施电压频率f 固定时，改变电路电感L 或电容C 参数的方法，使电路满足谐振条件。
另一种是当电路电感L 或电容C 参数固定时，可用改变外施电压频率f 的方法，使电路在其谐振频率下达到谐振。
总之，在R 、L 、C 串联电路中，f 、L 、C 三个量，无论改变哪一个量都可以达到谐振条件，使电路发生谐振。
RLC串联谐振实验
2、RLC串联谐振实验原理 RLC串联谐振实验原理 串联谐振实验
2.1 、RLC串联电路 (如图-1) RLC串联电路 如图RLC串联正弦交流电路中 串联正弦交流电路 在RLC串联正弦交流电路中， 改变激励信号频率（ 激励信号频率 改变激励信号频率（或电路参 ），电路中的容抗X 电路中的容抗 数），电路中的容抗XC与感抗 XL随之改变。 随之改变。 当XL=XC，响应电流与激励 响应电流 电流与激励 信号电压同相位， 电压同相位 信号电压同相位，电路的这种 状态称为串联谐振 串联谐振。 状态称为串联谐振。
长江大学 龙从玉
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Q值 UCO 计算值 实验值
表-1 RLC串联谐振频率及电路品质因数Q值的测量 RLC串联谐振频率及电路品质因数 串联谐振频率及电路品质因数Q 谐振电压v/v 谐振电压v/v URO ULO
2011-12-17
3、实验内容与实验步骤 实验内容与
3.2、以电路的谐振频率fO为中心，提升(下调)信号频率，使 3.2、以电路的谐振频率 谐振频率f 中心，提升(下调)信号频率 频率， UR=0.7URO，测定电路的上限fH(下限fL)频率并计算通频带。 0.7U 测定电路的上限f 下限f 频率并计算通频带。 电路的上限 3.3、分别在RLC串联电路的fL、fO、fH两侧各取测量频率点， 3.3、分别在RLC串联电路 串联电路的 两侧各取测量频率点 频率点， 测量各电压。测量相应的周期T 相应的周期 计算响应电 测量各电压。测量相应的周期T及UR相差时间△t，计算响应电 流的相位差角 并记录在表流的相位差角 ϕ 。并记录在表-2中。 激励电压与相应电流的相位差测量法如下图激励电压与相应电流的相位差测量法如下图-5。
5、实验报告要求
5.1、绘制出RLC串联谐振实验电路图，标注电路元件参数。 5.1、绘制出RLC串联谐振实验电路图，标注电路元件参数。 串联谐振实验电路图 5.2、阐述实验原理、实验内容与实验步骤，计算RLC串联谐 5.2、阐述实验原理 实验内容与实验步骤 计算RLC串联谐 实验原理、 内容与实验步骤， 振电路的谐振频率 谐振频率f 品质因数Q值及通频带 的理论值， 通频带f 振电路的谐振频率f0、 品质因数Q值及通频带fBW的理论值， 完整记录实验数据表格。 完整记录实验数据表格。 5.3、根据实验数据，在同一坐标系中绘制电容性与电感性两 5.3、根据实验数据，在同一坐标系中绘制电容性 电感性两 电容性与 RLC串联谐振电路的幅频曲线与相频曲线图。 串联谐振电路的幅频曲线 种Q值RLC串联谐振电路的幅频曲线与相频曲线图。 5.4、说明Q值的大小对特性曲线的影响情况。 5.4、说明Q 的大小对特性曲线 影响情况 特性曲线的 情况。
RLC串联电路谐振条件及品质因数计算实例
RLC串联电路谐振条件及品质因数计算实例引言RLC串联电路是一种常见的电路结构，在频率特性分析中有着重要的应用。
本文将讨论RLC串联电路的谐振条件及品质因数的计算实例。
通过深入了解这些内容，可以更好地理解电路的性能和特性。
RLC串联电路简介RLC串联电路由电阻(R)、电感(L)和电容(C)三个元件串联而成。
在电路中，电阻消耗能量，电感储存能量，电容同样储存能量。
当交流电源频率变化时，电路中的电阻、电感和电容对信号的传输和响应会产生不同影响。
谐振条件RLC串联电路在特定频率下呈现谐振现象。
谐振频率可以通过以下公式计算得到：f = 1 / (2π√(LC))其中，f为谐振频率，L为电感值，C为电容值。
品质因数计算实例品质因数(Q-factor)是衡量电路品质好坏的重要参数，通过以下公式计算得到：Q = 1 / R * √(L/C)其中，R为电阻值，L为电感值，C为电容值。
实例假设电路中的电阻R=10Ω，电感L=0.1H，电容C=0.01F，我们可以计算品质因数(Q-factor)：Q = 1 / 10 * √(0.1 / 0.01) = 1 / 10 * √10 = 0.316品质因数为0.316，表示电路的品质比较好，具有较高的能量储存和传输效率。
结论通过以上的讨论和计算实例，我们了解了RLC串联电路的谐振条件及品质因数计算方法。
掌握这些知识有助于我们更好地分析和设计电路，在工程和科研领域中具有广泛的应用。
希望本文能够帮助读者更好地理解RLC串联电路的谐振特性和品质因数的计算方法，为相关领域的学习和研究提供一些参考和帮助。
RLC串联谐振电路
RLC串联谐振电路（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.理解电路品质因数的物理意义和其测定方法。
4.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=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：L/Q=U L（ω0）/ U S= U C（ω0）/ U S=ω0L/R=1/R*C（3）谐振曲线。
电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。
在U S 、R 、L 、C 固定的条件下，有I=U S /22)C 1/-L (ωω+RU R =RI=RU S /22)C 1/-L (ωω+R U C =I/ωC=U S /ωC 22)C 1/-L (ωω+R U L =ωLI=ωLU S /22)C 1/-L (ωω+R改变电源角频率ω，可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线，回路电流与电阻电压成正比。
RLC串联谐振电路
RLC 串联谐振电路目的及要求：（1）设计电路（包括参数的选择）(2) 不断改变函数信号发生器的频率,测量三个元件两端的电压，以验证幅频特性。
（3）不断改变函数信号发生器的频率，利用示波器观察端口电压与电流相位，以验证发生谐振时的频率与电路参数的关系。
（4）用波特图示仪观察幅频特性 （5）得出结论进行分析并写出仿真体会。
二、工作原理：(1) RLC 串联电路（图 4-7-1）的阻抗是电源角频率ω的函数，即ϕωω<=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=Z C L J R Z 1当01=-CL ωω 时，电路处于串联谐振状态，谐振角频率为 LCo 1=ω谐振频率为 f LCf o π21=显然，谐振频率仅与元件 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<ωo 时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ωo 时，电路呈感性，阻抗角φ<0。
(2) 电路处于谐振状态时的特性① 由于回路总电抗X O =ωo-1/ωoC=0，因此，回路阻抗|Z 0|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路，激励电源的电压与回路的响应电流同相位。
② 由于感抗ωoL 容抗1/ωoC 相等，所以电感上的电压U L ’与电容上的电压U C ’数值相等，相位相差1800。
电感上的电压（或电容 上的电压）与激励电压之比称为品质因数Q ，即:③ RC LR C R L U U U U Q O O S C S L =====ωω1L 和 C 为定值的条件下，Q 值仅仅决定于回路电阻 R 的大小。
③在激励电压（有效值）不变的情况下，回路中的电流I=U S /R 为最大值。
三、实验内容1、测量 RLC 串联电路响应电流的幅频特性曲线的U L （ω）、U C （ω）曲线 实验电路如图2-3所示。
确定元件R 、L 、C 的数值之后，保持正弦信号发生器输出电压 Us （有效值）不变，测量不同频率时的U R 、U L 和U C 。
实验五RLC串联电路的幅频特性与谐振现象
电路分析》实验实验一简单万用表线路计算和校验一、实验目的1．了解万用表电流档、电压档及欧姆档电路的原理与设计方法。
2．了解欧姆档的使用方法。
3．了解校验电表的方法。
二、实验说明万用表是测量工作中最常见的电表之一，用它可以进行电压、电流和电阻等多种物理量的测量，每种测量还有几个不同的量程。
万用表的内部组成从原理上分为两部分：即表头和测量电路。
表头通常是一个直流微安表，它的工作原理可归纳为：“表头指针的偏转角与流过表头的电流成正比”。
在设计电路时，只考虑表头的“满偏电流Im”和“内阻Ri”值就够了。
满偏电流是指表针偏转满刻度时流过表头的电流值，内阻则是表头线圈的铜线电阻。
表头与各种测量电路连接就可以进行多种电量的测量。
通常借助于转换开关可以将表头与这些测量电路分别连接起来，就可以组成一个万用表。
本实验分别研究这些实验。
1．直流电流档多量程的分流器有两种电路。
图1-1的电路是利用转换开关分别接入不同阻值的分流器来改变它的电流量程的。
这种电路计算简单，缺点是可能由于开关接触不太好致使测量不准。
最坏情况（在开关接触不通或带电转换量程时有可能发生）是开关断路，这时全部被测电流都流过表头造成严重过载（甚至损坏）。
因此多量程分流器都采用图1－2的电路，以避免上述缺点。
计算时按表头支路总电阻r0’＝2250Ω来设计，其中ｒ’是一个“补足”电阻，数值视r0大小而定。
图1-1 利用转换开关的分流器图1-2 常用的多量程分流器电路图1-3 实验用万用表直流电流档电路给定表头参数：Ω='μ=2250r A 100I 0m ， 由图1-3得知：1m 10m R )I I (r I -=' 1110m R I )R r (I =+' 1101m I )R r (R I +'=同理，可推得：2102m I )R r (R I +'=合并上两式1101I )R r (R +'=2102I )R r (R +'将10R r +'消去有：2211R I R I = 现将已知数据代入计算如下：)I I (r I R m 10m 1-'=Ω==-⨯⨯=---250922501010225010100R 4361 2211R I R I =1212R I I R =Ω=⨯=5025051R 2 Ω==Ω=50R r 200r 221，2．直流电压档图1-4为实验用万用表直流电压档线路，给定表头参数同上。
RLC串联谐振电路应用ppt课件
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举例试验
在作该类试验前应先了解试品情况并进行简单 估算，以免现场试验时不能谐振或烧毁试验设备。
例如：对YJV;6/10kV；3×150mm²；2kM电缆 进行交接耐压试验。
经查阅该电缆详细参数： C=0.358μF/km； U试=2U0=12kV； C=0.358μF/km×2=0.716μF
根据电缆规格长度计算试品电容C（μF）。
应考虑试验电流是否在电抗器及励磁变承受范围内。
I试
U试 1
2f0CU试
w0C
9
试验原则
作试验时应遵循以下几项原则来估算试验频率 和试验电流：
1、谐振在较低频率时，试验电流（I=2πfCU） 较小。
2、电抗器并联，电感量减小，耐压不变；电 抗器串联，电感量增大，耐压值升高。
0 2π LC
式
子说明，RLC串联电路谐振时w0（或f0）仅取决于电
路参数L和C，当L、C一定时，w0（或f0）也随之而
定的R、L、C串联电路，当电源角频率等
于电路的固有频率时，电路发生谐振。若电源频率
w一定，要使电路谐振，可以通过改变电路参数L或
C，以改变电路的固有频率w0使w=w0时电路谐振。 调节L或C使电路发生谐振的过程称为谐振。
3
串联谐振产生的条件
串联谐振电路由电感线圈和电容器串联组成，其 电路模型如右图，其中，R和L分别为线圈
的电阻和电感，C为电容器的电容。在角频率
为w的正弦电压作用下，该电路的复阻抗为：
ZRj（ w-lw 1） cRj（ XL-XL） RjX
Zz
R2X2arcX tg R
式中，感抗XL=wl,容抗XC=1/wc,电抗X=XL-XC、
RLC串联谐振电路实验方法
RLC串联谐振电路在电气工程实验中是一个比较困难的实验。
谐振是通过使用固定的RLC值调整电源频率来实现的。
实验目的1、熟悉串联谐振电路的结构与特点，掌握确定谐振点的的实验方法。
2、掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法。
3、理解电源频率变化对电路响应的影响。
学习用实验的方法测试幅频特性曲线。
实验任务（一）基本实验设计一个谐振频率大约9kHz、品质因数Q分别约为9和2的RLC串联谐振电路(其中L为30mH)。
要求：1、根据实验目的要求算出电路的参数、画出电路图。
2、完成Q1约为9、Q2约为2的电路的电流谐振曲线I=f(f)的测试，分别记录谐振点两边各四至五个关键点(包括谐振频率f0、下限频率f1、上限频率f2的测试)，计算通频带宽度BW。
画出谐振曲线。
用实验数据说明谐振时电容两端电压UC与电源电压US之间的关系，根据谐振曲线说明品质因数Q的物理意义以及对曲线的影响。
（二）扩展实验根据上述任务，利用谐振时电路中电流i与电源电压uS同相的特点，用示波器测试的方法，找出谐振点，画出输入电压uS 与输出响应uR的波形，测量谐振时电路的相关参数，并判断此时电路的性质（阻性、感性、容性）实验设备1、信号发生器一台2、RLC串联谐振电路板一套3、交流毫伏表一台4、示波器一只5、细导线若干实验原理1、RLC串联电路。
在上图所示的电路中，当正弦交流信号源uS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。
对于RLC串联谐振电路，电路的复阻抗Z=R+j[ωL-1/(ωC)] 。
2、串联谐振。
谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。
当电抗X=ωL-1/(ωC)=0，电路中电流i与电源电压uS同相时，发生串联谐振，这时的频率为串联谐振频率f0，其大小为1/（2π√LC）。
串联谐振时有以下特点：(1) 电抗X=0，电路中电流i与电源电压uS同相。
(2) 阻抗模达到最小，即Z=R，电路中电流有效值I达到最大为I0 。
RLC电路的阻抗特性和谐振电路
1．测量R、L、C串联电路的阻抗特性。
（1）按图1接好线路，接通信号发生器电源。调节信号源，使 输出电压为有效值为2V，频率为1KHZ的正弦信号，用交流毫伏 表测电压大小。
（2）保持交流信号源的幅值不变，改变其频率（1 KHz ~20 KHz），分别测量R、L、C上的电压、电流数值，并根据所测结 果计算在不同频率下的电阻、感抗、容抗的数值，记录于表1中
6.6．电容器 7.7．导线
1只(建议：1F) 若干
三、实验原理
在图1所示的R、L、C串联电路中
感抗
X L L2 fL
容抗 X C 1/ C 1/2 fC
阻抗 Z R j(X L X C ) Z
阻抗模 阻抗角 电流相量
Z R2 （ XLXC ） 2
arcX tL a n X C R
条件和特点。
2.掌握电路品质因数Q的物理意义，学习品质因数的测定方法
3.学习用实验方法测试R、L、C串联电路的频率特性。
二、实验仪器与器件
1.1．函数信号发生器（功率输出） 1台
2.2．交流毫伏表
1台
3.3. 示波器
1台
4.4．电阻 5.5．电感线圈
1只(建议：100/2W) 1只(建议：0.33mH)
LC
电路串联谐振时，具有以下特点： （１）电感上的电压与电容上的电压数值相等，而相位相差
180º，电源电压全部加在电阻上。即 U L U C， U U R
（２）电路中电源电压与电流同相，阻抗模最小，|Z| = R，而
电流最大，I0 = U/R 。
工程上把谐振时电感电压UL或电容电压UC与电源电压U之比称 为该电路的品质因数，简称Q值。即 Q U U LU U CR 0L1 0R
rlc串联电路的谐振实验报告
rlc串联电路的谐振实验报告一、实验目的二、实验原理1. RLC串联电路的基本概念2. 谐振现象及其特点三、实验器材和仪器1. 实验器材清单2. 实验仪器清单四、实验步骤1. 实验前准备工作2. 测量电路中各元件的参数值3. 测量谐振频率和带宽五、实验数据处理与分析1. 计算电路品质因数Q和谐振频率f0的理论值2. 绘制电路的幅频特性曲线和相频特性曲线，并分析其特点。
六、实验结论与思考七、参考文献一、实验目的本次实验主要是通过对RLC串联电路进行谐振实验，掌握测量RLC串联电路中各元件参数值以及谐振频率和带宽的方法，了解谐振现象及其特点，掌握计算电路品质因数Q和谐振频率f0理论值的方法，并绘制出幅频特性曲线和相频特性曲线。
二、实验原理1. RLC串联电路的基本概念RLC串联电路是由电阻R、电感L和电容C三种元件串联而成的电路。
当交流电源接入这个电路时，由于电感和电容的存在，会产生阻抗，从而影响电路中的电流和电压。
在RLC串联电路中，当交流信号频率等于某一特定值时，会出现谐振现象。
2. 谐振现象及其特点谐振是指在某一特定频率下，RLC串联电路的阻抗达到最小值或最大值的现象。
当交流信号频率等于谐振频率f0时，RLC串联电路中的阻抗为纯阻抗，即只有R存在。
此时，如果在该频率下加入一个外加信号，则可以得到最大幅度的响应。
谐振现象具有以下特点：（1）在谐振频率f0处，RLC串联电路中的阻抗为纯阻抗。
（2）在谐振频率f0处，输入信号与输出信号之间相位差为0。
（3）当输入信号频率偏离f0时，输出信号幅度将随着频率增加而降低。
三、实验器材和仪器1. 实验器材清单：电阻箱、电容箱、电感箱、万用表、示波器等。
2. 实验仪器清单：Tektronix TDS2002C数字示波器等。
四、实验步骤1. 实验前准备工作（1）检查实验仪器是否正常工作。
（2）连接RLC串联电路，调整各元件的参数，使其符合实验要求。
（3）将示波器连接到电路中，以便观察信号的变化情况。
RLC串联谐振电路的教程
表1 RLC串联电路谐振点状态测试记录
R（Ω） 100
f0 （KHZ）
测量数据
UR（V） UL（V）
UC（V）
计算值
I=UR/R Q=UC/U （mA）
是电源频率的函数。我们调节电源频率或电路参数， 使XL=XC，电流和电压Ui同相位，电路的这种状态称为 谐振。因为是RLC串联电路发生的谐振，所以又称为串 联谐振.
由： XL XC 推 出 L 1 C 0
谐振角频率为： 0 1 LC
谐振频率为：
f0
2
1 LC
显然，谐振频率只与电路参数L和C有关，而与电阻 R和电源的频率无关。要实现电路谐振，可通过分别调 整电源频率f、电感L、电容C来使电路发生谐振.本实 验是固定电感L和电容C。改变电源频率f，使电路发生 谐振Ω） 时I与频率f之间的频率特性曲线。
2、通过实验总结RLC串联谐振电路的主 要特点。
下次实验内容 互感电路
3、品质因数Q
谐振时电感上的电压UL（或电容上的电压UC）与 输入信号电源US之比为电路的品质因数Q 。
Q UL UC 0L
1
L C
US US
R 0RC
R
当电路的电感L和电容C保持不变时， Q值由电 路中的总电阻决定，电阻R越小，品质因数Q越大。
4、幅频特性曲线
在图1所示电路中，若电源电压有效值不变而频 率f改变时，电路中感抗、容抗随之变化，电路中的 电流也随频率f变化而变化。电流随频率变化的曲线 称为电流谐振曲线，亦称幅频特性，如图2所示。
图1
RLC串联谐振电路
2、测品质因素Q值
在测f0的基础上测量揩振时的UC值，根据式 （10-4）换算Q值，并与理论值比较，分析误差产 生的原因。
3、测量谐振曲线
电路同上，信号频率在2.00kHz~12.0kHz范围内变化，保
持U=0.50V不变，用点测法分别测出当R=20Ω和0Ω时的UR~f曲 线UC~f谐振曲线。测量频率自选，注意在谐振频率附近多测几 个点。
u(t)
E
0
T
T
3T
2
2
−E
An 4E
π
4E
3π 4E
5π
4E 7π 4E 4E
t
9π
11π
4E 13π
4E 15π
ω
ω1 3ω1 5ω1 7ω1 9ω1 11ω113ω1 15ω1
An
=
2Eτ T
sin n π T T
nπT
T
0
An
2E 10
t
u(t)
T
E
τ
An
τ =1
2E
T4
4
2π 4π TT
H
( jω
)=
U& 2 ( jω ) U& 1 ( jω )
=
H
( jω
)e
jϕ (ω )
如果要作出U2的幅频特性即U2~f曲线，在测试过程 中，改变激励电压的频率时，必须注意监测和保证U1幅度 不变。
（2）扫频法
扫频信号 发生器
被测网络
H (ω )
峰值检 波器
扫描发
生器
X
Y
3.相频特性的测量
实验八RLC串联谐振电路的研究
掌握实验方法
03
学习使用相关实验仪器，掌握测量谐振频率和品质因数的方法。
实验背景
串联谐振电路
在RLC串联电路中，当交流电源的频率等于电路的固有频 率时，电路发生谐振。此时，电路中的电流达到最大值， 且电感与电容的电压相等、相位相反。
谐振条件
RLC串联电路的谐振条件为ω0=1/√LC，其中ω0为电路的 固有频率，L为电感，C为电容。当电源频率等于ω0时， 电路发生谐振。
数据分析方法论述
01
02
03
时域分析
通过观察电压、电流波形， 分析电路的谐振状态及阻 尼情况。
频域分析
利用傅里叶变换将时域信 号转换为频域信号，研究 电路的频率响应特性。
参数扫描分析
改变电路元件参数，观察 电路性能的变化规律，进 一步理解电路的工作原理。
结果讨论及意义解读
1 2
谐振频率与元件参数关系
录电路中的电压或电流波形。
当观察到波形幅度最大时，此时 的信号频率即为谐振频率fr。记
录该频率值。
根据谐振时电路中的电压和电流 值，计算品质因数Q值。Q值计 算公式为：Q=ω0L/R，其中ω0
为谐振角频率。
观察并分析实验结果
分析实验数据，绘制谐振曲线， 观察谐振频率fr与电路元件参 数R、L、C之间的关系。
05 误差来源及减小误差措施
误差来源分析
元件参数误差
仪器精度误差
电阻、电感、电容等元件的实际值与标称 值之间存在差异，导致谐振频率和品质因 数等参数的测量误差。
实验中所使用的测量仪器（如示波器、信 号发生器等）本身存在一定的精度误差， 影响测量结果的准确性。
环境因素误差
操作误差
温度、湿度等环境因素的变化会对元件参 数产生影响，从而导致测量误差。
实验报告RLC串联谐振电路的研究
实验报告祝金华 PB 实验题目：R 、L 、C 串联谐振电路的研究实验目的： 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;实验原理 1. 在图1所示的R 、L 、C 串联电路中,当正弦交流信号源U i 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U O 作为响应,当输入电压U i 的幅值维持不变时, 在不同频率的信号激励下,测出U O 之值,然后以f 为横坐标,以U O 为纵坐标,绘出光滑的曲线,此即为幅频特性曲线,亦称谐振曲线,如图2所示;图22. 在f ＝fo ＝LCπ21处,即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率;此时X L＝Xc,电路呈纯阻性,电路阻抗的模为最小;在输入电压U i 为定值时,电路中的电流达到最大值,且与输入电压U i 同相位;从理论上讲,此时 U i ＝U R ＝U O ,U L ＝U c ＝QU i ,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 ＝oCU U 测定,U c 为谐振时电容器C 上的电压电感上的电压无法测量,故不考虑Q=oLU U 测定 ;另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f ＝f2－f1,再根据Q ＝12f f f O-求出Q 值;式中f o 为谐振频率,f 2和f 1是失谐时, 亦即输出电压的幅度下降到最大值U 0102Li图 1的2/1 ＝倍时的上、下频率点;Q 值越大,曲线越尖锐,通频带越窄,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;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;L=30mH fo ＝LCπ21=1/2×π631001.01030--⨯⨯⨯=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改变频率f,电感L,电容C 可以使电路发生谐振,电路中R 的数值不会影响谐振频率值; 3. 如何判别电路是否发生谐振测试谐振点的方案有哪些 4.判断：电容与电感的电压相等时,电路此时发生谐振；U i 与U 0相位相同时此时发生谐振；U i 与U 0大小相等时电路发生谐振; 测量：理论计算,f=1/2π√LC；仪表测量此时电流频率;4． 电路发生串联谐振时,为什么输入电压不能太大, 如果信号源给出3V 的电压,电路谐振时,用交流毫伏表测U L 和U C ,应该选择用多大的量限输入电压过大,L 、C 器件两端的电压远高于信号源电压；应该选用最大量程 ; 5. 要提高R 、L 、C 串联电路的品质因数,电路参数应如何改变减小R,增大L,同时等比例缩小C; 6. 本实验在谐振时,对应的U L 与U C 是否相等如有差异,原因何在7.U L ,U C 大小相等,方向相反,因为在谐振点L,C 的阻抗相等,二者阻抗方向相反;实验设备低频函数信号发生器,交流毫伏表,双踪示波器,频率计,谐振电路实验电路板 实验内容1. 利用HE-15实验箱上的“R 、L 、C 串联谐振电路”,按图3组成监视、测量电路;选C 1=μF;用交流毫伏表测电压, 用示波器监视信号源输出;令信号源输出电压U i =3V ,并保持不变;图 32. 找出电路的谐振频率f0,其方法是,将毫伏表接在R200Ω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Uo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U C与U L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300Hz或500KHz,依次各取8 个测量点,逐点测出②U i=3v, C=μF, R=200Ω, f o= , f2-f1= , Q==数据处理1. 根据测量数据,绘出不同Q值时三条幅频特性曲线,即：U O＝UfU c=Uf2. 计算出通频带与Q 值根据输出电压与输入信号频率的记录,可得f 0=③ f 2-f 1= , Q== ②Q=U C /U 0==实验总结和误差分析对两种不同的测Q 值的方法进行比较,分析误差原因; 第一种方法测量出的Q 值偏大,由公式Q=12f f f O-计算时,由于实验仪器精度并不是非常小,存在一定的仪器误差和读数误差,f 0课确定范围较大,且由图像读数f 1,f 2也不是非常精确,不确定度较大;第二种方法测量Q 值时,由于频率在一定范围内电阻电压保持最大值,无法精确确定f 0,导致U 0、U C 可选范围增大,Q 值可取值增多;谐振时,比较输出电压U O 与输入电压U i 是否相等 试分析原因;不相等,电感并不是理想电感,存在电阻,导线存在电阻,消耗电压;通过本次实验,总结、归纳串联谐振电路的特性;①在f ＝fo ＝LCπ21处,即幅频特性曲线尖峰所在的频率点为谐振频率时,X L＝Xc,电路呈纯阻性,电路阻抗的模为最小,等于电阻阻值;②在输入电压U i 为定值时,电路中的电流达到最大值,且与输入电压U i 同相位; ③电阻电压也达到最大值;④电感和电容的电压也达到最大,且是反相位;心得体会及其它1. 第一次做电工实验,对实验器材、实验步骤存在疑问,应该主动预先预习,了解相关知识;2. 电压的测量问题中,应该考虑向电路接入毫伏表对电路的影响,注意各个表笔接地端是否产生短路3. 对于实验安全,应该遵守实验室规则,听从老师的安排,不随意行动;4. 信号发射器关于频率的调节,应该先粗调,后细调;。
电路设计--RLC串联电路讲解
_
R P
Q
0 L R
0 LI02
RI
2 0
QL0 P
| QC 0 P
|
谐 振 时 电 感(或 电 容)中 无 功 功 率 的 绝 对 值 谐 振 时 电 阻 消 耗 的 有 功功 率
八、功率
谐振时，电路的无功功率为零，这是由于阻抗角为零， 所以电路的功率因数
cos = 1
P(0 ) UI UI QL (0 ) 0 LI 2
R2 X 2
(ω
)
tg
1
ωL
1
ωC
tg 1
XL XC
tg 1
X
R
R
R
2. 电流谐振曲线 谐振曲线：表明电压、电流大小与频率的关系。
幅值关系： I(ω)
U
| Y (ω) | U
R2 (ωL 1 )2 ωC
可见I( )与 |Y( )|相似。
幅频 特性
相频 特性
而这些电压比值可以用分贝表示 dB 20log A 令 /0 将电路的阻抗Z变换为下述形式
Z(
j )
R
j(L
1)
C
R1
jQ(
1
)
UR ()
U
1 Q2 ( 1 )
U R ()
1
U
1 Q2 ( 1 )
上述关系式可以用于不同的RLC串联谐振电路，
UR /U O
Q1 Q2 Q3
Q1
Q2 Q3
1
/0
UR /U
RLC串联电路的幅频特性和谐振
)
2.改变电阻R=100，重复1 2.改变电阻 改变电阻R=100，重复1 3.改变L==200mH，重复1。计算值，并 3.改变 改变L==200mH，重复1 计算值， 测定该值所对应的f值通频带f 测定该值所对应的f值通频带f 4.Q值的测定 用毫伏表测L(或C)上两端的 4.Q值的测定， 用毫伏表测L(或C)上两端的 值的测定， 谐振时的电压，此值即Q 谐振时的电压，此值即Q值；用数字万用表 电阻档测L的直流也阻r R0=R+r） 电阻档测L的直流也阻r（R0=R+r）带入 上面的公式，看它们的Q值误差有多大。 上面的公式，看它们的Q值误差有多大。
实验七 RLC串联电路的幅频特性和谐振 RLC串联电路的幅频特性和谐振
一、实验目的 l、研究RLC 串联电路的幅频特性（也就是谐 研究RLC 串联电路的幅频特性（ 振曲线） 振曲线） 2、研究串联谐振现象及电路参数对谐振特性 的影响。 的影响。
二、实验说明
在RLC串联电路中，阻抗值是： RLC串联电路中 阻抗值是： 串联电路中，
三 实验内容
测量幅频特性的实验电路如下，信号发生器 测量幅频特性的实验电路如下， 输出正弦电压，频率可在20赫到 千赫范 赫到20 输出正弦电压，频率可在20赫到20千赫范 围内变化
1、测量RLC串联电路的幅频特性I（f），并测出 测量RLC串联电路的幅频特性 串联电路的幅频特性I ），并测出 谐振频率f 谐振频率f。 具体方法：采用电阻取样法测定回路电流， 具体方法：采用电阻取样法测定回路电流，取样电 阻采用Ro=10。调整信号源频率， 阻采用Ro=10。调整信号源频率，取样电阻两 端接的交流毫伏表指示值最大时，调整信号源幅度， 端接的交流毫伏表指示值最大时，调整信号源幅度， Us=1V，重新调整频率使电流最大，此时f 使Us=1V，重新调整频率使电流最大，此时f即为 f ，电流为I 。Q2>Q1 电流为I
串联谐振和并联谐振LC电路操作
串联谐振和并联谐振LC电路操作串联谐振和并联谐振是LC电路中常见的两种谐振现象。
串联谐振是指一个电感和一个电容器串联连接在一起，而并联谐振是指一个电感和一个电容器并联连接在一起。
在本文中，我们将探讨如何操作串联谐振和并联谐振的LC电路。
首先，我们来看看串联谐振LC电路的操作。
串联谐振的基本图片是一个电感和一个电容器串联连接在一起，并接到一个交流电源。
当交流电源的频率等于谐振频率时，电路将产生谐振现象。
为了操作串联谐振LC电路，我们需要进行以下步骤：1.选择合适的电感和电容器：根据谐振频率选择合适的电感和电容器。
谐振频率可以根据公式f=1/（2π√（LC））计算得出，其中f为谐振频率，L为电感的感值，C为电容器的电容量。
2.连接电感和电容器：将电感和电容器串联连接起来，并且将它们接到交流电源的正负极。
3.调整频率：将交流电源的频率调整到谐振频率附近。
在调整的过程中，可以使用示波器来观察电路的振荡情况。
4.观察电路响应：当交流电源的频率接近谐振频率时，电路将呈现出最大的振荡响应。
可以通过测量电感和电容器上的电压来验证电路是否达到了谐振频率。
接下来，让我们来看看如何操作并联谐振LC电路。
并联谐振的基本图片是一个电感和一个电容器并联连接在一起，并接到一个交流电源。
当交流电源的频率等于谐振频率时，电路将产生谐振现象。
为了操作并联谐振LC电路，我们需要进行以下步骤：1.选择合适的电感和电容器：根据谐振频率选择合适的电感和电容器。
谐振频率可以根据公式f=1/（2π√（LC））计算得出，其中f为谐振频率，L为电感的感值，C为电容器的电容量。
2.连接电感和电容器：将电感和电容器并联连接起来，并且将它们接到交流电源的正负极。
3.调整频率：将交流电源的频率调整到谐振频率附近。
在调整的过程中，可以使用示波器来观察电路的振荡情况。
4.观察电路响应：当交流电源的频率接近谐振频率时，电路将呈现出最大的振荡响应。
可以通过测量电感和电容器上的电压来验证电路是否达到了谐振频率。
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R和电源的频率无关。要实现电路谐振，可通过分别调
整电源频率f、电感L、电容C来使电路发生谐振.本实 验是固定电感L和电容C。改变电源频率f，使电路发生 谐振。
2、RLC串联谐振时电路的主要特点
（1）阻抗最小 Z=R，电路呈现电阻性，电源电压与回
路电流的相位差为零。
（2）当电源电压Ui一定时，电流最大 I I 0 U i ，I0为 R 串联谐振电流。 （3）谐振时由于XL=XC，所以电路中UL=UC大小相等， 相位相反，相互抵消，电源电 压 （4）若XL=XC>>Ｒ，则UL=UC>>Ui。
表1 RLC串联电路谐振点状态测试记录 测 量 数 据
R （ Ω）
100
计 算 值
f0 UR（V） UL（V） UC（V） I=UR/R Q=UC/U （KHZ） （mA）
表2
R （Ω ）
RLC串联电路幅频特性曲线测试记录
测 量 数 据 U R （V ） 计 算 值 I=UR/R（mA）
f（KHZ）
100 f。
四、注意事项
1.信号发生器的输出不能短路，其接地端与 示波器的接地端要相连（称共地)。 2. 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附 近多取几点，在改变频率测试前，应调整信
号输出幅度（用示波器监视输出幅度），应
维持2V不变。
五、实验报告要求
1、根据实验数据，绘制R为一定值（100Ω）
时I与频率f之间的频率特性曲线。 2、通过实验总结RLC串联谐振电路的主 要特点。
下次实验内容 互感电路
RLC串联谐振的研究
一、实验目的
1.加深理解RLC串联谐振电路的特性，了解和
学习Q值的物理意义及测量方法。
2.学习测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。
二、实验原理
1、RLC串联谐振电路
由电阻、电感和电容元件串联组成
图 1
的一端口网络如图1所示。该网络的
等效阻抗：Z R j(L 1 C)
4、幅频特性曲线
在图1所示电路中，若电源电压有效值不变而频 率f改变时，电路中感抗、容抗随之变化，电路中的 电流也随频率f变化而变化。电流随频率变化的曲线 称为电流谐振曲线，亦称幅频特性，如图2所示。
图1
图2
三、实验内容
1、在实验台上自选电路R、L、C参数，与信号源组成RLC
串联电路(如图3所示)，调节信号发生器输出端电压为一定值 （正弦波，输出2V用示波器测取均方根值,将示波器对应通道 的耦合方式选为交流 ).(L=2.2mH,C=1uF).
U i 。 UR
.
.
3、品质因数Q
谐振时电感上的电压UL（或电容上的电压UC）与 输入信号电源US之比为电路的品质因数Q 。
UC 0 L UL 1 Q US US R 0 RC L R C
当电路的电感L和电容C保持不变时， Q值由电 路中的总电阻决定，电阻R越小，品质因数Q越大。ຫໍສະໝຸດ 图3 R、L、C串联谐振电路
2、找出电路的谐振频率，其方法是，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2V不变），当 UR的读数为最大时，读得示波器上的频率值即为电路的谐 振频率，并测量UC与UL之值，记录在表1中。
3、在谐振点两侧，按频率递增或递减500HZ或1KHZ，依次 各取8个测量点（注意要维持信号源的输出幅度2V不变） ， 逐点测出UR的值，记入表2。
是电源频率的函数。我们调节电源频率或电路参数， 使XL=XC，电流和电压Ui同相位，电路的这种状态称为 谐振。因为是RLC串联电路发生的谐振，所以又称为串 联谐振.
由：
X L X C 推出 L 1 C 0
谐振角频率为： 1 0 谐振频率为：
LC
1
f0
2 LC
显然，谐振频率只与电路参数L和C有关，而与电阻