第八节R、L、C串联电路频率特性一、实验目的1、学会用实验方法测定R、L、C串联电路的频率特性以及学会绘制谐振曲线。2、观测谐振电路的特点，及品质因数对谐振曲线的影响。3、进一步熟悉信号发生器与交流毫伏表的使用。二、实验原理1．在R、L、C串联电路中，当外加正弦交流电压的频率可变时，电路中的感抗、容抗和电抗都随着外加电源频率的改变而变化，因而电路中的电流也随着频率而变化。这些物理量随频率而变的特性绘成曲线，就是它们的频率特性曲线。由于11X=LX=X=X-X=L-LCCLCC1L1CZ=R2L)2=arctgCR电路中当X=X时的频率被称为串联谐振角频率，这时电路呈谐振状态，谐振角频LC0率为：1==0LC1谐振频率:f=02LCLrNLPuLRuuC低频信号发SCRuRV图2-8-1可见谐振频率决定于电路参数L及C。随着频率的变化，电路的性质在＜时呈容性，0>时电路呈感性，=即在谐振点电路呈现纯电阻性。00电路的品质因数Q为：Q=L/R0当电路的L及C维持不变，只改变R的大小时，可以作出不同Q值的谐振曲线，Q值越大，曲线越尖锐.实验中所用的信号源为低频信号发生器，利用晶体管毫伏表测量电阻元件R上的电压，可求出电路中的电流。电路图如图1-8-1所示。在实验中应该注意要始终维持信号发生器的输出电压不变。另外，为了能得到一个比较光滑的电流谐振曲线，在谐振点附近可以多取几个读数。所以最好粗测谐振频率为多少，方法是调节信号发生器的频率，使R上出现的电压为最大，这时的频率就是谐振频率。2．用双踪示波器测量阻抗角元件的阻抗角（即被测信号ｕ和ｉ的相位差φ）随输入信号的频率变化而改变，阻抗角的频率特性曲线可以用双踪示波器来测量，如图2-8-2所示。阻抗角（即相位差φ）的测量方法如下：1）在“交替”状态下，先将两个“Ｙ轴输入方式”开关置于“⊥”位置，使之显示两条直线，调Ｙ和Ｙ移位，使二直线重合，再将两个Ｙ轴输入方式置于“AC”或“DC”位置，然后再进ＡＢ行相位差的观测。测量过程中两个“Ｙ轴移位”钮不可再调动。2）将被测信号ｕ和ｉ分别接到示波器Ｙ和Ｙ两个输入端上，调节示波器有关控制旋ＡＢ钮，使荧光屏上出现两个比例适当而稳定的波形，如图2-8-2所示。3）从荧光屏水平方向上数得一个周期所占的格数ｎ，相位差所占的格数ｍ，则实际的相位差φ（阻抗角）为360φ＝m×n图2-8-2三、实验内容1、寻找谐振点l）按图2-8-1接好实验电路。电路中电阻、电感元件、电容元件在电路实验箱的自由活动区接插，数值自拟。2）对寻找谐振点，根据预习报告要求拟定的找谐振点方案，分别找出R=100Ω和R=300Ω时电路的谐振点，并将谐振时电阻元件的电压U用晶体管毫伏表测出。RO2、测量谐振曲线保持输入电压为3V，分别测出R=100Ω和R=300Ω的谐振曲线。算出通频带。作出完整的谐振曲线。注意：当改变信号源频率时，必须随时调节和保持输入电压为3V。3．测量L、C元件的阻抗角频率特性。四、实验设备1．信号发生器1台2．电路实验箱1个3．电阻箱1个4．晶体管毫伏表1台5．示波器1台五、注意事项1．低频信号发生器的输出电压大小可能随频率改变而变化，因此在调节频率变化的同时，必须反复测量核实输出电压是否保持在3V。2．信号源有一定的内阻，因此在测量输出电压时，必须是在带负载的条件下测量。3．在谐振频率点f附近要多测几点，以使曲线精确。0六、预习要求1．阅读实验指导书，熟悉实验原理及实验要求，拟出实验步骤，拟出数据表格。2．复习示波器、晶体管毫伏表以及低频信号发生器的使用。3．测量Ｒ、L、C元件的频率特性时，如何测量流过被测元件的电流？为什么要与它们串联一个小电阻？4．如何用示波器观测阻抗角的频率特性？5．在直流电路中，C和L的作用如何?七、实验报告1．计算电路不同R时的Q值。2．指出电路的通频带。3．在同一坐标纸上绘出不同Q时的电流谐振曲线，分析Q对电流曲线的影响。4．实验中，当RLC串联电路发生谐振时，是否有U=U和U=U？若关系式不成立，RSCL试分析其原因。5．可以用哪些实验方法判别电路处于谐振状态？6．心得体会及建议。