RLC串联谐振特性ppt课件
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1、通过实验概括RLC谐振电路的特性,并阐述谐振 电路的作用. 2、为什么串联谐振称为电压谐振?
18
Q1: RLC串联电路作用
RLC串联电路中,谐振频率f0为
谐振时电路的感抗与容抗有效值相等
RLC串联谐振电路的特性 研究
1
实验原理
RLC电路阻抗 RLC串联谐振的条件 品质因素Q 通频带
2
RLC电路阻抗
C
L
~ 激+励电-压U
R
交流电路总阻抗:
Z
R
j
2f ,
L
1 f为激励电压频率
实部为电阻,虚部为电抗
பைடு நூலகம்C
,
在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作 用叫做阻抗,阻抗单位Ω。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称 为电阻,虚部称为电抗。电抗包括容抗和感抗,电抗单位Ω 。
Us
XL XC
R
I UR
容抗和感抗,其值大小与交流电频 率有关系,频率愈高则容抗愈小感抗愈 大,频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。
电感上的电压UL与电容上的电压UC 相位相差180°。阻抗是电阻与电抗在 向量上的和。
4
RLC串联谐振的条件
谐振时电路的感抗与容抗有效值相等 L 1 0 C
U U 1L Q L C
Imax
U U RC
Q值标志谐振电路的性能,称 为电路的品质因素
Q值越大,谐振曲线越尖锐.
Q大 R=? Ω
R=? Ω
Q小
f0
f
当Q>>1 时,电感和电容的电压远高于电源电压,在电力系统中,称 为过电压现象,谐振对电力系统设备带来危害;在电信系统中,谐振 对弱信号起到放大作用。
9
2、RLC电路接线——DH4503型 RLC电路实验仪
10
3、电压测量——MVT-1720双通道数字交流毫伏表
M
MVT-172D DUAL INPUT DIGITAL AC MILLVOLT METER
OVER AUTO MAN
3 30 300 3 30 300
MV V
dB dBm
MV
V
POWER OFF ON
实验操作及仪器设备
1、RLC测量电路 2、RLC电路接线——DH4503型 RLC电路实验仪 3、电压测量——MVT-1720双通道数字交流毫伏表 4、RLC测量电路接线
8
1、RLC测量电路
mv
mv
~
~
C
L
mv
mv
~
~
~+ U -
R
激励电压U控制在有效值1V, 频率的调节范围1600HZ-3000HZ. 电容C选择0.044µF,电感L选择100mH 电阻R分别选择100Ω / 200Ω,电感电阻RL为20 Ω 被测电压的元件一端必须和电源共地.
其谐振频率为:
0
1 LC
或
f0
2
1 LC
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:
①调整信号源的频率,使之等于电路的固有频率;
②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。
5
品质因素Q
I
边动手边思考:实验中如何判断RLC电路发生了谐振? 边动手边思考:实验中改变R会影响谐振频率吗?
IRmax / mA
14
8
I(mA)
R=100 Ω
6
R=200Ω
I max
2
4
2
0 1500
f1
2000
f2
2500
f(Hz) 3000
图1 RLC串联谐振曲线
Imax
2
f1测量值 =
f2测量值 =
边动手边思考:如何利用测量数据求出RLC串联电路品质因数Q?
边动手边思考: 在L、C一定的情形下,R值大小对串联谐振电路的Q值的影响怎样?
6
通频带
电源的频率超过通频带范围时,电路对信号的衰减作用大,响应 明显变小,通频带越宽,滤波性能就越差。
通频带Δf越小(Q越大),谐振曲线越尖锐,电路的选择性越好。
I
I max
I max 2
通频带宽度
f1 f0 f2
f
7
边动手边思考:实验中如何确保测量R、L、C两端电压时,被测元件一端与电源共地?
16
3、计算电路的品质因素Q(R=100Ω、R=200 Ω)
Q 0L
R RL
RL 20
理论公式计算
Q ULU Q UC U Q f0
f1 f2
根据实验测量数据UL和UC计算 从图中读取
17
思考题
R1 200 u / mV i / mA
f / Hz
R1 100 u / mV i / mA
1600 1700
2400 2450
1800
1900 2000 2200
2500 2550 2600 2900
R1 200 u / mV i / mA
R/Ω
100 200
/ HZ URmax / mV
PRESET PANGE
U 有效值
U max 2
AUTO/ MAN V/ dB/dBm
MODE
DISPLAY
CH1/CH2
CHANNEL
CH2
CH1
! 450Vrms MAX
1MΩ<30PF
交流电和直流电不同,是波动的,有波峰和波谷。 交流电压表则 是通过各种电器元件,削波峰,填波谷,将其转化有直流的方式来计 算出交流电的有效值。所以交流电压表显示的并非交流电的瞬时值, 而是一段时间内的平均值,即有效值。正弦交流电的有效值为最大值 (也就是波峰和波谷处的绝对值)除以根号2。
11
4、RLC测量电路接线
12
实验内容及要求
1、测量并描绘RLC串联电路的谐振曲线 2、测量电路共振时的UR、 UC和UL 3、计算电路的品质因素Q
13
1、测量并描绘RLC串联电路的谐振曲线(R=100/200Ω)
C=0.044µF,L=100mH ,激励电压U=1.000V
f / Hz
R1 100 u / mV i / mA
mA HZ HZ
15
2、测量电路共振时的UC和UL (R=100/200Ω)
mv
mv
~
~
C
L
mv
mv
~
~
~+ U -
R
调节激励电源U的频率为电路谐振时的f0,电压有效值为1V,测量 谐振时电容C两端电压(UC),电感L两端的电压(UL)。
需要将R、C(L)的接线位置互换,以保证被测元件一端与电源共地.
阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体交流电路, 阻抗是随着电源频率f变化而变化。
3
RLC电路阻抗
电容的容抗:
XC
1
C
ZC
jX C
j
1
c
“通高频、阻低频”
电感的感抗: X L L Z L jX L jL “通低频,阻高频”
UL
UC
U
C
U LUC
|Z|
18
Q1: RLC串联电路作用
RLC串联电路中,谐振频率f0为
谐振时电路的感抗与容抗有效值相等
RLC串联谐振电路的特性 研究
1
实验原理
RLC电路阻抗 RLC串联谐振的条件 品质因素Q 通频带
2
RLC电路阻抗
C
L
~ 激+励电-压U
R
交流电路总阻抗:
Z
R
j
2f ,
L
1 f为激励电压频率
实部为电阻,虚部为电抗
பைடு நூலகம்C
,
在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作 用叫做阻抗,阻抗单位Ω。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称 为电阻,虚部称为电抗。电抗包括容抗和感抗,电抗单位Ω 。
Us
XL XC
R
I UR
容抗和感抗,其值大小与交流电频 率有关系,频率愈高则容抗愈小感抗愈 大,频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。
电感上的电压UL与电容上的电压UC 相位相差180°。阻抗是电阻与电抗在 向量上的和。
4
RLC串联谐振的条件
谐振时电路的感抗与容抗有效值相等 L 1 0 C
U U 1L Q L C
Imax
U U RC
Q值标志谐振电路的性能,称 为电路的品质因素
Q值越大,谐振曲线越尖锐.
Q大 R=? Ω
R=? Ω
Q小
f0
f
当Q>>1 时,电感和电容的电压远高于电源电压,在电力系统中,称 为过电压现象,谐振对电力系统设备带来危害;在电信系统中,谐振 对弱信号起到放大作用。
9
2、RLC电路接线——DH4503型 RLC电路实验仪
10
3、电压测量——MVT-1720双通道数字交流毫伏表
M
MVT-172D DUAL INPUT DIGITAL AC MILLVOLT METER
OVER AUTO MAN
3 30 300 3 30 300
MV V
dB dBm
MV
V
POWER OFF ON
实验操作及仪器设备
1、RLC测量电路 2、RLC电路接线——DH4503型 RLC电路实验仪 3、电压测量——MVT-1720双通道数字交流毫伏表 4、RLC测量电路接线
8
1、RLC测量电路
mv
mv
~
~
C
L
mv
mv
~
~
~+ U -
R
激励电压U控制在有效值1V, 频率的调节范围1600HZ-3000HZ. 电容C选择0.044µF,电感L选择100mH 电阻R分别选择100Ω / 200Ω,电感电阻RL为20 Ω 被测电压的元件一端必须和电源共地.
其谐振频率为:
0
1 LC
或
f0
2
1 LC
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:
①调整信号源的频率,使之等于电路的固有频率;
②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。
5
品质因素Q
I
边动手边思考:实验中如何判断RLC电路发生了谐振? 边动手边思考:实验中改变R会影响谐振频率吗?
IRmax / mA
14
8
I(mA)
R=100 Ω
6
R=200Ω
I max
2
4
2
0 1500
f1
2000
f2
2500
f(Hz) 3000
图1 RLC串联谐振曲线
Imax
2
f1测量值 =
f2测量值 =
边动手边思考:如何利用测量数据求出RLC串联电路品质因数Q?
边动手边思考: 在L、C一定的情形下,R值大小对串联谐振电路的Q值的影响怎样?
6
通频带
电源的频率超过通频带范围时,电路对信号的衰减作用大,响应 明显变小,通频带越宽,滤波性能就越差。
通频带Δf越小(Q越大),谐振曲线越尖锐,电路的选择性越好。
I
I max
I max 2
通频带宽度
f1 f0 f2
f
7
边动手边思考:实验中如何确保测量R、L、C两端电压时,被测元件一端与电源共地?
16
3、计算电路的品质因素Q(R=100Ω、R=200 Ω)
Q 0L
R RL
RL 20
理论公式计算
Q ULU Q UC U Q f0
f1 f2
根据实验测量数据UL和UC计算 从图中读取
17
思考题
R1 200 u / mV i / mA
f / Hz
R1 100 u / mV i / mA
1600 1700
2400 2450
1800
1900 2000 2200
2500 2550 2600 2900
R1 200 u / mV i / mA
R/Ω
100 200
/ HZ URmax / mV
PRESET PANGE
U 有效值
U max 2
AUTO/ MAN V/ dB/dBm
MODE
DISPLAY
CH1/CH2
CHANNEL
CH2
CH1
! 450Vrms MAX
1MΩ<30PF
交流电和直流电不同,是波动的,有波峰和波谷。 交流电压表则 是通过各种电器元件,削波峰,填波谷,将其转化有直流的方式来计 算出交流电的有效值。所以交流电压表显示的并非交流电的瞬时值, 而是一段时间内的平均值,即有效值。正弦交流电的有效值为最大值 (也就是波峰和波谷处的绝对值)除以根号2。
11
4、RLC测量电路接线
12
实验内容及要求
1、测量并描绘RLC串联电路的谐振曲线 2、测量电路共振时的UR、 UC和UL 3、计算电路的品质因素Q
13
1、测量并描绘RLC串联电路的谐振曲线(R=100/200Ω)
C=0.044µF,L=100mH ,激励电压U=1.000V
f / Hz
R1 100 u / mV i / mA
mA HZ HZ
15
2、测量电路共振时的UC和UL (R=100/200Ω)
mv
mv
~
~
C
L
mv
mv
~
~
~+ U -
R
调节激励电源U的频率为电路谐振时的f0,电压有效值为1V,测量 谐振时电容C两端电压(UC),电感L两端的电压(UL)。
需要将R、C(L)的接线位置互换,以保证被测元件一端与电源共地.
阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体交流电路, 阻抗是随着电源频率f变化而变化。
3
RLC电路阻抗
电容的容抗:
XC
1
C
ZC
jX C
j
1
c
“通高频、阻低频”
电感的感抗: X L L Z L jX L jL “通低频,阻高频”
UL
UC
U
C
U LUC
|Z|