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RLC电路的稳态特性
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RLC电路的稳态特性 实验内容 3 实验背景 实验原理与方法 4 思考题 1 实验目的 2 5 6 实验演示
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实验背景 RLC电路由电阻(R)、电感(L)、电容(C)等组成,一般分为串联型和并联型。
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实验目的 研究交流信号在RLC串联电路中的幅频特性和相频特性. 巩固交流电路中矢量图解法和复数表示法。 实验演示(引出问题,BPL教学)
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实验原理 电容具有“通高频、阻低频”的特性。 电感具有“通低频,阻高频”的特性。 RLC电路:有选频和滤波作用 1.RLC串联电路的幅频特性
RLC回路电流I与信号源频率f的关系为: 谐振频率f0为: RLC串联幅频曲线 当f=f0时,I变为最大值: I-f的关系曲线称为幅频曲线。 品质因数Q : R越大,Q越小,幅频曲线越宽,峰值I0越小。
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实验内容 1.幅频特性测量 测US CH2通道 红夹 黑夹 W a b R1 L C 测UR1 正弦信号US输出端 双通道示波器 函数发生器输出信号峰值电压USP=1V(示波器测),调节函数发生器的频率,f=10KHz至20KHz变化,测10个点。 用示波器测量电阻的峰值电压URP。 注意:在谐振频率f0附近,每侧至少要测5个点,便于作图。
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幅频特性测量 (3)数据记录 (A) R1=10,W= 10 (B)R1=10,W= 40,数据表自拟。
USP=1V,R1= 10Ω,W=10Ω,L=10mH,C=0.1μF f (kHz) UR1p(mV) I= UR1P /R1(mA) (B)R1=10,W= 40,数据表自拟。 RLC串联幅频曲线 (4)在同一坐标系中画出R1+W= 20和50时 的I—f曲线,进行比较。 注意:① 测量必须监测USP保持不变;②必须测出UR最大值时对应的谐振频率f0。
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相频特性测量 总电压 与电流 之间的相位: -f的关系曲线称为相频特性曲线 (1)当f = f0 时, = 0,电路阻性;
总电压 与电流 之间的相位: -f的关系曲线称为相频特性曲线 (1)当f = f0 时, = 0,电路阻性; (2)当f f0 时, > 0 ,电路呈电感性; (3)当f f0 时, < 0,电路呈电容性。
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相频曲线测量 测 - f曲线: 是 US 与I相位,由于UR=IR,与I相位相同,因而只要测量US与UR之间的相位即可。 实验方法
USP=1V,R=R1+W=50Ω,L=10mH,C=0.1μF f (KHz) T(μs) Δt (μs) 度 实验方法 Δt T UR与示波器的CH1相连,US与示波器的CH2相连。 位置,调节“触发电平(TRIG EVEL)”,使波形稳定。(1)T、Δt用示波器的电光标测量;(2)注意φ的正、负记录;(3)两波形的正负波形对称轴(x轴)要重合。
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注意事项 (1)US超前UR, 取“+”,相反则取“-”;
O T 波形在US波形左边,则US落后于UR, j 取负值。 t Δx X Δt US U UR O Δt T US波形在UR波形左边,则US超前于UR, j 取正值。 t Δx X (1)US超前UR, 取“+”,相反则取“-”; (2)在谐振频率f0附近要多测几个实验点,每侧至少要测5个点,得值尽量达到-500~+500,便于作图; (3)示波器与信号发生器信号地接RLC实验版的a点。
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品质因数测量 谐振时,电容电压为电源电压的Q倍,因此 (A)R1=10,W = 10。
在谐振频率f0附近附近,调节信号的f,使电容电压为最大, 用示波器测出UCP和USP,则Q= UCP/USP。 (B)R1=10,W= 40。方法同上。 R1=10Ω,L=10mH,C=0.1μF W() fO (kHz) UCP(V) USP(V) Q= UCP/USP 10 40 注意:示波器与信号发生器的信号地线要接RLC实验版的b点。
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思考题 教材1、2题
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12-1试写出题图12-1(a)和(b)所示双口网络的转移电压比 ,并用计算机程序画出电阻R=1kΩ和电感L=1mH时电路的幅频特性曲线。
3-5 功率因数的提高 S P 电源向负载提供的有功功率P与负载的功率因数有关,由于电源的容量S有限,故功率因数越低,P越小,Q越大,发电机的容量没有被充分利用。 电源端电压U和输出的有功功率P一定时,电源输出电流与功率因数成反比,故功率因数越低,输电线上的发热损失越大,同时输电线上还会产生电压损失。
第4章 正弦交流电路 4.1 正弦电压与电流 4.2 正弦量的相量表示法 4.3 电阻元件、电感元件与电容元件 4.4 电阻元件的交流电路
RLC串联电路的稳态特性 主讲教师:章 骏 三联学院实验中心.
图4-1 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器
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