实验五、R L C 串联谐振电路 一、实验目的 1．学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。 2．加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数 （电路Q值）的物理意义及其测定方法。
u 二、实验原理与说明 当正弦交流信号源的频率 f 改变时， R C o L i u 当正弦交流信号源的频率 f 改变时， 电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。 取电阻R上的电压uo作为响应，当输入电压ui的幅值维持不变时， 在不同频率的信号激励下，测出UO之值，然后以f为横坐标，以UO/Ui为纵坐标（因Ui不变，故也可直接以UO为纵坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，
Uomax 2 U f 1 F 幅频特性曲线 f 图5—2
2. 在f＝f0＝ 处，即幅频特性曲线尖峰 所在的频率点称为谐振频率。此时XL＝Xc， 电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。 在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达 到最大值，且与输入电压ui同相位。从理论 上讲，此时 Ui＝UR＝UO，UL＝Uc＝QUi， 式中的Q 称为电路的品质因数。 3. 电路品质因数Q值的两种测量方法 一是根据公式Q＝ 测定，
UC与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的 电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带 宽度△f＝f2－f1，再根据Q＝ 求出 Q值。式中f0为谐振频率，f2和f1是失谐时， 亦即输出电压的幅度下降到最大值的 (＝0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大， 曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。 在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与 通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。
三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 函数信号发生器 2 交流毫伏表 0～600V 3 双踪示波器 自备 4 频率计 5 名 称 型号与规格 数量 备注 1 函数信号发生器 2 交流毫伏表 0～600V 3 双踪示波器 自备 4 频率计 5 谐振电路实验电路板 R=200Ω，1KΩ C=0.01μF，0.1μF， L=约30mH DGJ-03
1、按图组成监视、测量电路。先选用C1、R1。 用交流毫伏表测电压， 用示波器监视信号源输出。 四、实验内容 1、按图组成监视、测量电路。先选用C1、R1。 用交流毫伏表测电压， 用示波器监视信号源输出。 令信号源输出电压Ui=4VP-P，并保持不变。 i N 1 C L R O 2 u NN +
2. 找出电路的谐振频率f0，其方法是，将毫伏表接在R(200Ω)两端，令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当Uo的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量UC与UL之值（注意及时更换毫伏表的量限）。 3. 在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1KHz，依次 各取7 个测量点逐点测出UO，逐点测出UO，UL，UC之值, 记入数据表格。
f(KHz) UO(V) UL(V) UC(V) Ui=4VP-P, C=2400PF, R=330Ω, fo= , f2-f1= , Q=
4.将电阻改为R2，重复步骤2，3的测量过程 f(KHz) UO(V) UL(V) UC(V) Ui=4VPP, C=2400PF, R=1KΩ, fo= , f2-f1= ,Q=
五、实验注意事项 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。 在变换频率测试前，应调整信号输出幅度（用示波 器监视输出幅度），使其维持在3V。 2. 测量Uc和UL数值前，应将毫伏表的量限改大， 而 且在测量UL与UC时毫伏表的“＋”端应接C与L的公共 点，其接地端应分别触及L和C的近地端N2和N1。 3. 实验中，信号源的外壳应与毫伏表的外壳绝缘 （不共地）。如能用浮地式交流毫伏表测量，则 效果更佳。
六、预习思考题 1. 根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。 2. 改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中R的数 值是否影响谐振频率值？ 3. 如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？ 4. 电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大， 如 果信号源给出3V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表 测UL和UC，应该选择用多大的量限？ 5. 要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路参数应如何 改变？ 6. 本实验在谐振时，对应的UL与UC是否相等？如有差异， 原因何在？