rlc串联谐振电路的研究

⑴ RLC电路的稳态研究问题

rlc串联电路对外呈现的阻抗为：z=r+xl-xc，当感抗大于容抗时，电路呈感性电路，反之呈容性电路。只有当感抗等于容抗时，电路才呈现纯电阻特性。感抗xl=2πfl，容抗xc=1/(2πfc)。感抗等于容抗是基于某个频率，我们把这个频率称为谐振频率，当电路处在这个谐振频率时，电路对外呈现的阻抗最小，即电阻的值。因此，rlc电路也就是一个串联谐振电路，当外加一个频率信号使电路谐振时，电路呈现稳定状态。rlc电路与具体电路配合可构成各种作用的特性电路，如有源滤波，选频等，所以，rlc电路必须与具体的电路配合才有具体的意义。

⑵ R·L·C串联谐振电路的研究实验报告 谢谢

实验8、RLC串联谐振电路的研究
（研究性实验）

一、学时分配
3学时。

二、实验目的
1. 学习用实验方法测定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，掌握通过实验获得谐振频率的方法。
3. 掌握电路通频带、品质因数的意义及其测定方法。

三、实验原理
在图8-1所示的RLC串联电路中，当正弦交流信号的频率改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随而变。取电阻R上的电压为输出，以频率为横坐标，输出电压的有效值为纵坐标，

绘出光滑的曲线，即为输出电压的幅频特性，如图8-2所示。

图8-1 RLC串联电路

图8-2 幅频特性

1. 谐振
在时，，电路发生谐振。称为谐振频率，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点，此时电路呈纯阻性，电路的阻抗模最小。在输入电压一定时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压同相位。这时，，，其中称为电路的品质因数。
2. 电路品质因数值的测量方法
1）根据公式测定，其中、分别为谐振时电感L和电容C上的电压有效值；
2）通过测量谐振曲线的通频带宽度，再根据求出值。其中为谐振频率，和分别是下降到时对应的频率，分别称为上、下限截止频率，如图8-2所示。
图8-2所示的幅频特性中，值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。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。

四、实验仪器和器材
1. 双踪示波器1台
2. 信号发生器1台
3. 交流毫伏表1台
4. 频率计1台
5. 电阻2只 100Ω×1；200Ω×1
6. 电容1只 0.033μF×1
7. 电感1只 9mH×1
8. 短接桥和连接导线若干 P8-1和50148
9. 实验用9孔插件方板1块 297mm×300mm

五、实验内容
按图8-3搭接实验电路，用交流毫伏表测电阻R两端电压，用示波器监视信号发生器的输出，使其幅值等于1V，并在频率改变时保持不变。

图8-3 谐振实验电路

1. 电路谐振频率的测定
将毫伏表接在电阻R两端，调节信号发生器的频率，由低逐渐变高（注意要维持信号发生器的输出幅度不变）。当毫伏表的读数最大时，读取信号发生器上显示的频率，即为电路的谐振频率，并用毫伏表测量此时的UL与UC的值（注意及时更换毫伏表的量程），将数据记入表8-1中。
2. 测试电路的幅频特性
在谐振点两侧，将信号发生器的输出频率逐渐递增和递减500Hz（或1KHz），依次各取8个频率点，用毫伏表逐点测出UO、UL与UC的值，将数据记入表8-1中。在坐标纸上画出幅频特性，并计算电路的值。
表8-1 幅频特性的测定

f/kHz

仿真数据
UO (V)

实测数据

仿真数据
UL (V）

实测数据

仿真数据
UC (V)

实测数据

3. 值改变时幅频特性的测定
图8-3电路中，把电阻R改为200Ω，电感、电容参数不变。重复步骤1、2的测试过程，将数据记入表8-2中。在坐标纸上画出幅频特性，计算电路的值，并与按表8-1画出的幅频特性比较。
表8-2 值改变时幅频特性的测定

f(KHz)

仿真数据
UO (V)

实测数据

仿真数据
UL (V)

实测数据

仿真数据
UC (V)

实测数据

4. 测试电路的相频特性
保持图8-3电路中的参数。以为中心，调整输入电压源的频率分别为5KHz和15KHz。从示波器上显示的电压、电流波形测出每个频率点上电压与电流的相位差，并将波形描绘在坐标纸上。
六、实验注意事项
1. 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。在信号频率变换时，应调整信号的输出幅度（用示波器监视），使其维持在1V的输出。
2. 在测量UL和UC数值前，应将毫伏表的量程改大约10倍，而且，在测量UL与UC时，毫伏表的“＋”端应接L与C的公共端，其接地端分别触及L和C的近地端N2和N1。

七、思考题
1. 根据实验电路给出的元件参数值，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？
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？如果信号发生器给出1V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程
5. 要提高RLC串联电路的品质因数，电路参数应如何改变

八、实验报告要求
根据测量数据，绘出不同值的三条幅频特性曲线：～，～，
～。
2. 计算出通频带与值，说明不同R值时对电路通频带与品质因素的影响。
3. 对两种不同的测值的方法进行比较，分析误差原因。
4. 谐振时，比较输出电压与输入电压是否相等 试分析原因。

5. 通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。

⑶ 简述rlc串联谐振电路的特点

RLC串联谐振电路在发生谐振时，电感上的电压UL与电容上的电压UC大小相等，相位相反。这时电路处于纯电阻状态，且阻抗最小，激励电源的电压与回路的响应电压同相位。谐振频率f与回路中的电感L和电容C有关，与电阻R和激励电源无关。品质因数Q值反映了曲线的尖锐程度，电阻R的阻值直接影响Q值。

⑷ rlc电路谐振特性的研究,为什么要保持电路电压不变

串联时，电流只有一个回路，电流大小等于回路电压除以阻抗。电流不可能大于电回源输出电流（等于答该电流）。而电容和电感上的电压互为相反，回路电压等于这两个电压差值加上电阻压降。因此串联谐振是电压谐振而不是电流谐振。
并联时，负载电压只有一个，电流回路有两个，电压与电源相同，电容电流与电感电流的差值等于电源电流。因此这是电流谐振。
串联谐振电路当然可以做升压变压器：当电容与电感的阻抗值接近时这两个阻抗压降可达到非常高的数值。电气试验中大型变压器交流试验就有利用此原理提高被试变压器的试验电压的（变压器对地相当于大电容，串以计算好的电感，当给定0-200-380伏时就可得到数千到一万伏电压）。
不过，计算电容电感一定要准确，否则太高电压是非常危险的。升压不能一下到位，必须用调压器一点一点地升。

⑸ 在RLC串联二阶动态电路特性的研究实验中,用哪些实验方法可以判断电路处于谐振

有以下几种实验方法：
一、测量电压法，要用毫伏表测电压。
1、电阻电压测量，当电阻上电压最大时发生谐振。
2、当电感电压等于（严格讲是略大于，因为实际电感有电阻）电容电压时发生谐振。
二、电流测量法
线路电流达到最大值时发生谐振。

⑹ RLC串联谐振电路的研究的实验中：谐振时，比较输出电压与输入电压是否相等，试分析原因

谐振时，理论上是相等的，但由于元件参数并非理想参数，尤其是电感元件有一定的等效电阻，而非理想的纯电感。所以实验时，数据与理论值有一定差距。

输出电压UL=XL*I =XL*U/R

所以输出电压随着电路中电阻的减小而变大

Q=UL/U=XL/R 因此Q与R有直接关系

(6)rlc串联谐振电路的研究扩展阅读：

对于包含电容和电感及电阻元件的无源一端口网络，其端口可能呈现容性、感性及电阻性，当电路端口的电压U和电流I，出现同相位，电路呈电阻性时。称之为谐振现象，这样的电路，称之为谐振电路。

谐振的实质是电容中的电场能与电感中的磁场能相互转换，此增彼减，完全补偿。电场能和磁场能的总和时刻保持不变，电源不必与电容或电感往返转换能量，只需供给电路中电阻所消耗的电能。

⑺ RLC串联谐振如何理解

RLC串联谐振电路谐振时，总阻抗最小，电流最大；串联电路中，电流处处相等，而电感的电压超前限流90度，电容的电压滞后电流90度，这样，电感和电容的相位差180度，电压互相抵消；频率越高，电感两端电压越高，电容两端频率越低，这样，就必然存在一个频率，使电感和电容两端的电压一样大。这时，就称电路满足谐振条件，这个频率，就称为谐振频率；谐振时，感抗和容抗完全抵消，回路总阻抗等于电阻值，阻抗达到最小。

⑻ RLC串联谐振电路的研究预习思考题答案

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。由f=1/2π√LC，估算谐振频率
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？ 改变f,，L，C可以使电路发生谐振，电路中R的数值不会影响谐振频率值。
3、如何判别电路是否发生谐振？测试谐振点的方案有哪些？L，C,器件两端的电压远高于信号源电压
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3 V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程？ 选用最大量程
5、要提高RLC串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？减小R
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？ UL，UC大小相等，方向相反，因为在谐振点L,C的阻抗相等。

⑼ RLC串联电路中谐振的条件和现象是什么

谐振的条件：即为X=WL-1/WC=0。

解释：

由电感L和电容C串联而组成的谐振电路称为串联谐振电路。其中R为电路的总电阻，即R=RL+RC，RL和RC分别为电感元件与电容元件的电阻；Us 为电压源电压，ω为电源角频率。其中X=WL-1/WC。故得Z的模和幅角分别为当X=WL-1/WC=0时，即有φ=0，即XL与XC相同。

现象：

谐振的现象是电流增大和电压减小，越接近谐振中心，电流表电压表功率表转动变化快，但是和短路的区别是不会出现零序量。

(9)rlc串联谐振电路的研究扩展阅读：

谐振又称“共振”。振荡系统在周期性外力作用下，当外力作用频率与系统固有振荡频率相同或很接近时，振幅急剧增大的现象。产生谐振时的频率称“谐振频率”。电工技术中，振荡电路的共振现象。电感与电容串联电路发生诸振称“串联谐振”，或“电压谐振”;两者并联电路发生谐振称“并联谐振”，或“电流谐振” 。

由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。在电子和无线电工程中，经常要从许多电信号中选取出我们所需要的电信号，而同时把我们不需要的电信号加以抑制或滤除，为此就需要有一个选择电路，即谐振电路。

另一方面，在电力工程中，有可能由于电路中出现谐振而产生某些危害，例如过电压或过电流。所以，对谐振电路的研究，无论是从利用方面，或是从限制其危害方面来看，都有重要意义。