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文档简介
1、交流电路的谐振 【实验目的】1. 测量交流电路串联与并联的幅频特性;2. 观测与分析交流电路的谐振现象;3学习并掌握交流电路谐振参数Q值特性。【实验原理】1 串联谐振电路:如下所示电路图,取电流矢量方向为正向,可得如下矢量图:由此,可看出在垂直方向电压矢量的分量为,水平分量为,故总电压为:(1)总阻抗:(2)总电压与电流矢量的位相差为:(3)从以上各式可看出,阻抗Z和相位差都是角频率的函数,所以有如下几条结论:谐振频率:当时,Z取最小值,这是电路发生共振,即谐振频率,电路呈现电阻性;电压谐振:串联谐振电路中电感上电压超前电流,而电容上电压比电流滞后,两者相位差为,故对于总电压来说相互抵消,并且
2、此时两者大小是相等的。定义电路的品质因数: (4)可见,串联谐振电路中电容和电感上的电压总是总电压的Q倍,所以串联谐振又叫做电压谐振。并联谐振电路:如右图所示电路图,可以计算得L和C并联电路的总阻抗: (5)L和C并联电路总电压和电流的相位差为: (6)由以上两式可看出:谐振频率:使=0,计算出谐振频率: (7)当忽略电感元件的直流电阻时,并联谐振频率公式和串联谐振频率公式是一样的;电流谐振:在并联电路谐振的情况下,将谐振频率代入(5)、(6)两式,可算出并联电路的两支路电流: (8)和总电流: (9)可见,并联谐振时两支路电流大小相等,位相相反,定义品质因数: (10)并联谐振时各支路电流为
3、总电流的Q倍,所以并联谐振又叫做电流谐振。【实验仪器】信号发生器,频率计,交流毫伏表,电阻箱,标准电感,十进电容箱,单刀双掷开关等。【实验内容】1. 测绘串联电路的谐振曲线(I-f曲线):按上图接线,U=3v,R=100,L=0.1H,C=0.5F,改变f(从200Hz到1400Hz)每100Hz测量电阻R俩端的电压UR ,并计算I=UR/R,在谐振频率f0 附近多测些数据,每次改变信号发生器频率后,都要调节输出电压旋钮,保持UR 不变,相当于正弦波稳压源。计算并与实验值f0 比较。 将f,UR 以及计算所得I,列入自拟表格,做I-f曲线,并读出f1,,f2 求电感损耗电阻RL计算电路品质因素
4、2. 测绘并联电路的谐振曲线Z-f按上图接线Z=U并 /IR=4000,L=0.1H,C=0.5F,UR =1v改变f(从200Hz到1400Hz)每100Hz测量电阻R两端的电压U并 ,并计算Z=U并/I,在谐振频率f0 附近多测些数据,每次改变信号发生器频率后,都要调节输出电压旋钮,保持UR 不变3. 绘制Z-f曲线,并求出品质因数Q与理论值比较,求出百分差。【实验数据】1、测绘串联电路的谐振曲线(I-f曲线):U=3v,R=100,L=0.1H,C=0.5Ff(Hz)2003004005006006507007107508009001100120013001400UR(V)0.240.3
5、80.630.961.562.192.642.642.431.981.290.810.690.60.54I(mA)2.43.86.39.615.621.926.426.424.319.812.98.16.965.4理论计算谐振频率理论值f0 =711.76Hz 实际图表计算得 =710Hz百分差:0.25%f1=622Hz f2=810Hz=13.636由上图计算得品质因数 2、 测绘并联电路的谐振曲线(Z-f曲线):R=4000,L=0.1H,C=0.5F,UR =1vf(Hz)20030040050060065070071075080090010001100120013001400U并(V)0.030.0480.0760.180.350.642.802.821.000.480.260.190.1450.1210.0900.078 阻抗Z(W)120192304720140025601120011200
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