LCRLC元件的阻抗特性和谐振电路实验报告.docx
- 文档编号:4993539
- 上传时间:2022-12-12
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:22.01KB
LCRLC元件的阻抗特性和谐振电路实验报告.docx
《LCRLC元件的阻抗特性和谐振电路实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《LCRLC元件的阻抗特性和谐振电路实验报告.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
LCRLC元件的阻抗特性和谐振电路实验报告
L/CR-L-C元件的阻抗特性和谐振电路实验
报告
实验报告
课程名称:
电工电子技术试验实验六:
R-L-C元的阻抗特性和谐振电路班级:
02(周四)
学生姓名:
学号:
20XX1060261专业:
电子信息工程指导教师:
学期:
20XX-2021学年春季学期**大学信息学院实验
六R-L-C元的阻抗特性和谐振电路一•实验目的
1.通过实验进一步理解R,L,C的阻抗特性,并且练习使用信号发生器和示波器
2.了解谐振现象,加深对谐振电路特性的认识
3.研究电路参数对串联谐振电路特性的影响
4.理解谐振电路的选频特性及应用
5.掌握测试通用谐振曲线的方法
二.实验原理与说明
1・正弦交流电路中,电感的感抗XL二3L二2nfL,空心电感线圈的电感在一定频率范围内可认为是线性电感,当其电阻值r较小,有r<;<;XL时,可以忽略其电阻的影响。
电容器的容抗Xc=
1/wC=
1/2nfCo
当电源频率变化时,感抗XL和容抗Xc都是频率f的函数,称之为频率特性(或阻抗特性)。
典型的电感元和电容元的阻抗特性如图6-1。
ffXLXC00(a)电感的阻抗特性(b)电容的
阻抗特性图6-1信号发生器+U&;CROIQC
一信号发生器R0-+UL&;L1Q
UOUO(a)测量电感阻抗特性的电路(b)测量电容阻抗特性的电路图6-22.为了测量电感的感抗和电容的容抗,可以测量电感和电容两端的电压有效值及流过它们的电流有效值。
则感抗XL=UL/IL,容抗Xc=Uc
/iCo
当电源频率较髙时,用普通的交流电流表测量电流会产生很大的误差,为此可以用电子毫伏表进行间接测量得出电流值。
在图6-2的电感和电容电路中串入一个阻值较准确的取样电阻R0,先用毫伏表测量取样电阻两端的电压值,再换算成电流值。
如果取样电阻取为1Q,则毫伏表的读数即为电流的值,这样小的电阻在本次实验中对电路的影响是可以忽略的。
IC3•在图6-3所示的RLC
串联电路中,当外加角频率为3的正弦U&;电压U&;时,电路中的电流为LrI&;二
U&;wCR'+j(wL-1)R式中,RJR+r,r
为线圈电阻。
当3L二1/3C时,电路发生串1联谐振,谐振频
率为:
fO=
O此式即为产生串联谐振的
图12-3R、L、C串联电路
2pLC
条。
可见,改变L、C或电源频率f都可以实现谐振。
本次实验是通过改变外加电压的频率使电路达到谐振的。
串联谐振有以下特征:
(1)谐振时电路的阻抗最小,而且是纯电阻性的,即wC
0Z
R1+j(wL-1)
w=wO
R*此时谐振电流I&;与电压U&;同相位,且IO=U/R1为最大值。
本次实验就是依据这种特征来找谐振点的。
(2)谐振时有UL二UC,电路的品质因数Q为Q二
ULU
ucu
L/C0wCR1R*RLC串联电路中的电流与外加电压角频率3之间的关系称为电流的幅频特性,即R12+(wL-1)2wCI(w)=
U为了便于比较,将上式中的电流及频率均以相对值I/IO及f/fO表示,则1+Q2(ffOf-f0)2I二
110图6-4为I/IO与f/fO的关系曲线,有称通用串联谐
振曲线。
可见谐振时电流10的大小与Q值无关,而在其他频率下,Q值越大,电流越小,串联谐振曲线的形状越尖,说明选择性越好。
2曲线中1/10=1/时,对应的频率f2(上限频率)和fl(下限频率)之间的宽度为通频带Af,Af=f2-flo由图6-4可见,Q值越大,通频带越窄,电路的选择性越好。
电路的阻抗角
(1)与频率的关系称为相频特性,特性曲线如图6-5所示。
rcta三.
1・
实验设备名称信号发生器数量1台型号学校自备
2.
示波器1台学校自备3.
晶体管毫伏表1台学校自备4.
万用表1台学校自备5.
电阻4只1Q*1,100Q*l510Q*l,2kQ*l6.
电感1只10mII*l7.
电容2只gF*l,2200pF*l8.
桥形跨连线和连接导线若干P8-1和501489.
实验用9孔方板1块297mmX300mm四.实验步骤
1・测量电阻的阻抗特性
按图6-6连线,按表6-1所示数据调节交流信号源输出电压的频率(从低到高),分别测量UR,IR的值记入表6-1中。
注意每次改变电源频率时,应调节信号发生器使输出电压保持在2V,测量电流时应正确选择量程。
信号发生器IRROIQR(Q)100QUR
频率f(Kiiz)
0.20.51.02.05.0&010
12UR(V)
1.33
1.33
1.331.33
1.33
1.33
1.331.33
IR(mA)
13.3
13.3
13.313.3
13.3
13.3
13.313.3
R(Q)
100
100:
100100100
100
100
100表6-1
根据表
6-1中的实验数据,在上面的坐标平面内绘制R=F(f)阻抗特性曲线。
2.测量电感元的阻抗特性
按图6-2(a)接线。
调节信号发生器输出电压为2V,选取L为lOmll,RO仍取1Q。
按表6-2所示数据改变信号发生器的输出频率。
分别测量UL,U0的值记入表6-2中,并注意每次改变电源频率时应调节信号发生器的输出电压保持不变。
然后,根据IL二UO/RO,XL=UL/IL两式将计算结果填入表6-2中。
表6-2测量电感元阻抗特性实验数据频率f(KHz)0.2
0.51.02.05.08.01012UL(V)0.6650.992
1.421.771.9471.9761.9841.987U0(V)0.243
0.2270.1890.1290.0640.0460.03980.036IL(mA)243227189129644639836XL(Q)2.744.37
7.5113.7230.4242.9649.8555.19根据表6-2中
的实验数据,在下面的坐标平面内XL=F(f)阻抗特性曲线。
XL(Q)Xc(Q)0f(KHz)0f(KHz)绘制电感阻抗特性曲线绘制电容阻抗特性曲线3.测量电容的阻抗特
性
按图6-2(b)接线。
调节信号发生器输出电压为2V,选取C为1RF,R0不变,取1Q。
按表6-3所示数据改变信号发生器的输出频率。
分别测量UC,U0的值记入表6-3中,相应调节信号源输出电压保持在2V。
再根据IC二U0/RO,XC二UC/IC两式将计算结果填入表6-3中。
表6-3测量电容元阻抗特性实验数据频率f(KHz)0.2
0.51
.02.0
5.0
8.01012UC(V)2.010
1.988
1.917
1.645
1.092
0.7360.6120.517U0(V)
0.0244
0.064
0.115
0.188
0.2890.3040.3140.317
IC(mA)
24.4
64115
188
289304314317XC(Q)
82.38
31.07
16.67
8.75
3.782.421.951.63根据表6-3
中的实验数据,在上面的坐标平面内XC二F(f)阻抗特性曲线。
4.寻找谐振频率,验证谐振电路的特点
按图6-7接线。
R取510Q,L取lOmll,C取2200pF,信号发生器的输出电压保持在IV。
用毫伏表测量电阻R上的电压,因为UR二RI,当R—定时,UR与I成正比,电路谐振视的电流I最大,电阻电压UR也最大。
细心调节输出电压的频率,使UR为最大,电路即达到谐振(调节前可先计算谐振频率作为参考),测量电路中的电压UR、UL、UC,并读取谐振频率fO,记入表6-4中,同时记下元参数R、L、C的实际数值表6-4
R二510QL=10mIIC=2200pfUR二0.772VUL=O.984V
UC二13.29VfO二33.9kllz10二
UR/R=1.51mAQ二4.185.测定谐振曲线
实验线路同图6-7,信号发生器输出电压调至2V,在谐振频率两侧调节输出电压的频率(每次改变频率后均应重新调整输出电压至2V),分别测量各频率点的UR值,记录于表6-5中(在谐振电附近要多测几组数据)。
在将图6-7实验电路中的电阻R更换为2kQ,重复上述的测量过程,记录于表6-6中。
表6-5
U二
2(V)R=510(Q)、L=10
(mH)、C=2200
(pF
f(kHz)27.9328.9329.9330.9331.9332.93
f0=33.9334.9335.9336.9337.9338.9339.93UR(V)
0.887
0.985
1.0891.
2001
.320
1.438
1.537
1.594
1.592
1.533
1.4341.
3161
.196
I(mA)
1.74
1.93
2.14
2.35
2.59
2.82
IR二3.i
013.
133.
123.012.81
2.58
2.35
I/IO
0.56
0.62
0.68
0.75
0.83
0.90
0.96
1.00
0.99
0.96
0.90
0.82
0.75
f/fO
0.80
0.83
0.86
0.89
0.91
0.94
0.97
1.00
1.03
1.06
1.09
1.11
1.14
表6-6
U=
2
(V)
R=2
(KQ)
、L=
10(mil)、C=2200
(pF)、Q二
f(KIIz)27.9328.9329.9330.9331.9332.93
f0二33.934.9335.93036.9337.9338.9339.93UR(V)
1.743
1.773
1.785
1.7911.800
1.8201.8491.880
1.905
1.914
1.902
1.8731.832
I(mA)0.8720.887
0.893
0.896
0.90.9100.9250.
9400.9530.957
0.951
0.937
0.916
I/IO0.911
0.9270.9330.936
0.940
0.951
0.967
0.9820.999
1.00.9940.979
0.957
f/fO
0.78
0.810.830.860.890.920.94
0.971.001.031.061.081.116•用示波器观测R-L-
C串联谐振电路中电流和电压的相位关系
按图6-8接线,R取510Q,电路中A点的电位送入双踪示波器的YA通道,它显示出电路中总电压u的波形。
将B点的电位送入双踪示波器的YB通道,它显示出电阻R上的波形,此波形与电路中电流i的波形相似,因此可以直接把它看作电流i的波形。
示波器和信号发生器的接地端必须连接在一起。
信号发生器的输出频率取谐振频率f0,输出电压取2V,调节示波器使屏幕上获得2至3个波形,将电流i和电压u的波形描绘下来。
再在f0左右各取一个频率点,信号发生器输出电压仍保持2V,观察并描绘i和u的波形。
信号发生器A+Lu-uR+C-RB图6-8观测电流和电压间相位差实验线路图调节信号发生器的输出频率,在f0左右缓慢变化,观察示波器屏幕上i和u波形的相位和幅度的变化,并分析其变化原因。
i和u的波形图:
•
1
tf=fO:
U
■
1
2.020V
0
itf<;fO:
U
•
1
2.0337V
0
itf>fO:
U
■
1
1.982V
0
五.注意事项
1•谐振曲线的测定要在电源电压保持不变的条下进行,因此,信号发生器改变频率时应对其输出电压及时调整,保持为2VO
2.为了使谐振曲线的顶点绘制精确,可以在谐振频率附近多选几组测量数据。
六.分析与讨论
1.根据表6-2,表6-3
的实验数据计算L和C的值,结果与标称值是否一致,为什么?
答:
①XL=2nfL,根据实验数据可计算的XL分别为:
频率(KIIz)0.20.51.02.05.08.010.012.0
2.5122.5126.2812.5625.1262.8100.48125.6
150.72②XC=l/2nfC,根据实验数据可计算的CL分别为:
频率(KHz)
0.20.51.02.05.08.010.012.0XC79.6231.8415.927.963.1841.991.5921.327故与标称值不相等,因为测量仪器及读数均存在误差,但是在误差允许的范围内,计算值与标称值近似相等。
2.根据表6-5,表6-6
的实验数据,以1/10为纵坐标,f/fO为横坐标,绘制两条不同Q值的串联谐振曲线,并加以分析。
答:
如图:
故在f/fO=l时,I/IO达到最大值,即I二10。
3.用实验数据或现象说明R-L-C串联谐振的主要特征。
答:
电阻,电感,电容两端的电压和电路的频率有关。
当频率达到一定值的时候,电路呈现纯电阻状态,此时电阻两端的电压达到最大值,电感和电容两端的电压大小相等,方向相反,为电源电压的Q倍。
保持C,L值不变,则电阻R越大,Q值越小。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- LCRLC 元件 阻抗 特性 谐振 电路 实验 报告