大学物理实验报告系列.docx

大学物理实验报告
(32-4)
【实验名称］ RLC电路的谐振
【实验目的】
1、 研究和测量RLC串、并联电路的幅频特性；
2、 掌握幅频特性的测量方法；
3、 进一步理解回路Q值的物理意义。
【实验仪器】
大学物理实验报告
(32-4)
【实验名称］ RLC电路的谐振
【实验目的】
1、 研究和测量RLC串、并联电路的幅频特性；
2、 掌握幅频特性的测量方法；
3、 进一步理解回路Q值的物理意义。
【实验仪器】
音频信号发生器、交流毫伏表、标准电阻箱、标准电感、标准电容箱。
【实验原理】
一、RLC串联电路
回路中的电流与频率的关系(幅频特性)
RLC交流回路中阻抗Z的大小为：
|z| =、& + R)+ 乙①—*2 (32-1)
L①一——
中=arc tg——C^ (32-3)
R + R
回路中电流I为：
U U
I = — = -
Z v'( R + R )2 + (L^--1)
C①

当L①一 □—= 0时，中=0,电流I最大。 C①
令％与匕分别表示中=0的角频率与频率，并称为谐振角频率与谐振频率，即:
%* f0= & (32-5)
如果取横坐标为④纵坐标为I,可得图32-2所示电流频率特性曲线。
串联谐振电路的品质因数Q
(32-7)
U L = U c = QU (32-8)
Q称为串联谐振电路的品质因数。当Q >>1时，UL和UC都远大于信号源输出 电压，这种现象称为LRC串联电路的电压谐振。
Q的第一个意义是：电压谐振时，纯电感和理想电容器两端电压均为信号源电 压的Q倍。
Q = — = f0 (32-12)
气一％ 人一/
显然的-匕)越小，曲线就成尖锐。2 1
Q的第二个意义是：它标志曲线尖锐程度，即电路对频率的选择性，称A/( = f0/Q)为通频带宽度。
Q值的测量法
(电压)谐振法
频带宽度法
二、LRC串并混联电路——LR和C并联电路
图32-3 LRC新混联电路
【实验内容】
1、 测量RLC串联电路的谐振特性
用电压谐振法确定Q值。
【数据表格与数据记录】
刃=I R 2+( L①)2
_ 弋(1 -①2LC)2 + (RC^)2
当交流电的角频率满足关系式：«=■,.-
LC
■ 1
时，信号源的输出电压也与输出电
流相同。同样，
令(« )与(f )分别表示中=0的角频率与频率，或者称为谐振角频 0 p 0 P
率和谐振频率，
a，b两点的阻抗为|Zp/，则:
(« ) =L - (R )2
0 p Xlc l
(32-14)
(32-15)
当呈
lc〉〉(R)2时,LR和C并联电路的谐振频率与LRC串联电路的谐振频率近似相等。
式(32-14)可改写成为:
(32-16)
n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
U
R











f

89

71

32

91

21

31

32
5