实验十七 RLC电路的谐振现象_北大物理学院普物实验实验报告
rlc电路谐振实验报告
rlc电路谐振实验报告RLC电路是一种典型的振荡电路，也叫作可变阻抗指数电路。
RLC 电路中，R表示电阻，L表示电感，C表示电容。
它是一个非常重要的电路，广泛应用于信号滤波、频率分离的过程中。
RLC电路谐振实验是研究RLC电路谐振特性的实验，它可以让我们了解到RLC电路在谐振情况下的响应特征，从而更加深入地理解RLC电路的工作原理。
二、实验原理RLC电路的谐振特性是由它内部的高频振荡来实现的。
当RLC电路处于谐振情况时，就会出现低频振荡，从而产生持续的电压或电流振荡。
谐振点就是指在电路谐振时，电路输出的相位角和频率与输入的相位角和频率完全相同的情况。
在这种情况下，电路的反馈能力最大，能够达到最大反馈。
三、实验步骤实验步骤：1.制恒功率曲线：使用电脑绘制RLC电路的恒功率曲线，了解电路响应特性。
2.算谐振频率：计算由电感L、电容C和线性电阻R组成的RLC 电路的谐振频率。
3.率变换：调整谐振电路中的电阻或电感，改变谐振频率。
4.据采集：采集谐振状态下电路的输入信号与输出信号的时域信号图和频域信号图，以了解谐振电路的振荡行为。
四、实验结果1.功率曲线：由实验结果可知，RLC电路的恒功率曲线在谐振点处有最大反馈响应，表现出谐振现象。
2.率变换：由实验结果可知，调整RLC电路中的电阻或电感，可以改变谐振的频率。
3.域信号图：谐振状态下，电路的内部信号与外界输入信号同步，在时域信号图中表现出低频振荡的现象。
4.域信号图：谐振状态下，电路的内部信号与外界输入信号同步，在频域信号图中可看到谐振频率的高增益峰值。
五、结论从上述实验结果可以看出，RLC电路的恒功率曲线反映出它在谐振状态下的响应特性，由实验结果也可以了解到，调整RLC电路的电阻或电感可以改变谐振频率，谐振状态下，电路的内部信号与外界输入信号同步，在时域和频域信号图中都可以看到谐振频率的响应特性。
本实验证明，RLC电路可以实现低频振荡，并可以调节电路频率，达到满足应用需求的谐振特性。
RLC串联电路的谐振特性研究实验报告
RLC串联电路的谐振特性研究实验报告摘要本研究讨论了RLC串联电路的谐振特性。
串联电路的最大谐振频率和最小谐振频率通过实验测量，通过电路计算来验证。
特性曲线的形状是理论测量的结果一致的，说明实验结果可靠。
结果表明，当阻抗器的电阻值增加时，最大和最小谐振频率比较稳定。
关键词：RLC串联电路；谐振特性；实验测量；计算验证；特性曲线1 引言RLC串联电路是电力系统中常见的高阻抗电源和测量电路，它由电阻R、电感L及电容C三个元件组成，是用于测量谐振特性最常见的电路之一。
由于谐振特性及其相关特性与RLC串联电路的参数密切相关，所以要准确测量谐振特性，就必须对这三个基本元件的各种特性进行准确的测试和验证。
本文将对RLC串联电路的谐振特性进行测量和验证，以分析其特性表现，以作为进一步的基础研究。
2 电路实验RLC串联电路的实验图如图1所示，由电阻R、电感L和电容C三个元件组成。
示波器用来测量RLC串联电路中交流电压的波形变化，正弦波发生器用来产生一定的输出电压，可改变频率来测量最大、最小谐振频率的值，而变阻器用来改变RLC串联电路的电阻R的电阻值，可分析子图形1中电感L、电容C外部给定的谐振频率。
实验采用正弦波发生器输出不同频率信号，对RLC串联电路中U-V示波器测量输出电压波形，当变阻器的电阻值一定时，随着输出电压频率变化而变化。
当输出电压频率与RLC电路谐振频率相符时，其输出电压有更显著的波动，电源从高频到低频，以及由低频到高频，都能够找到一个共振的频率值，这个值分别是最大谐振频率和最小谐振频率。
3 结果分析本次实验结果显示，随着阻抗器电阻值的改变，最大谐振频率和最小谐振频率也有所变化，而在不同的电阻值上，谐振频率的变化幅度都很小。
比较理论计算和实验测量的结果，证明了实验测量的准确性。
可以发现，实验测量和理论计算的特性曲线基本构成一致，并且越靠近频率值越接近，证明了谐振特性的实验测量结果的可靠性。
rlc谐振实验报告
rlc谐振实验报告RLC谐振实验报告引言：RLC谐振电路是电工学中的重要实验之一，通过该实验可以深入了解电路的谐振现象及其应用。
本实验旨在通过搭建RLC谐振电路，观察和分析电路中电流和电压的变化规律，进一步探讨谐振电路的特性和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是掌握RLC谐振电路的基本原理和特性，了解电流和电压在谐振频率下的变化规律，并通过实验数据分析验证理论计算结果的准确性。
二、实验原理1. RLC谐振电路的组成RLC谐振电路由电阻（R）、电感（L）和电容（C）三个元件组成。
电阻用于限制电流大小，电感储存电能，电容存储电荷。
当电路中的电流和电压达到谐振频率时，电路呈现出最大的振幅。
2. 谐振频率的计算RLC谐振电路的谐振频率可以通过以下公式计算：f = 1 / (2π√(LC))其中，f为谐振频率，L为电感的值，C为电容的值，π为圆周率。
三、实验步骤1. 搭建RLC谐振电路根据实验要求，选取合适的电阻、电感和电容元件，按照电路图搭建RLC谐振电路。
2. 连接电源将电源连接到电路中，确保电路正常工作。
3. 调节频率通过信号发生器调节频率，逐渐接近理论计算得到的谐振频率。
4. 测量电压和电流使用万用表测量电路中的电压和电流数值，并记录下来。
5. 绘制电流和电压的变化曲线根据测量数据，绘制电流和电压随频率变化的曲线图。
四、实验结果与讨论1. 实验数据分析根据实验测量得到的电流和电压数值，可以计算得到电路的阻抗、电流和电压的相位差等参数。
通过对数据的分析，可以验证实验结果与理论计算结果的一致性。
2. 曲线分析根据绘制的电流和电压的变化曲线，可以观察到在谐振频率附近，电流和电压的振幅达到最大值。
此外，可以进一步分析曲线的形状和变化趋势，探讨电路中能量的传递和损耗情况。
3. 谐振电路的应用RLC谐振电路在实际应用中有广泛的用途，例如在无线电通信中，谐振电路可以用于频率选择和滤波器的设计。
此外，在电力系统中，谐振电路可以用于电力传输和配电系统中的功率因数校正。
RLC串联电路的谐振特性研究实验报告.doc
RLC串联电路的谐振特性研究实验报告.doc 实验目的：1. 了解RLC串联电路的工作原理及其谐振特性；2. 掌握测量RLC串联电路谐振频率和谐振带宽的方法。
实验仪器：1. RLC串联电路实验箱；2. 信号源；3. 示波器。
实验原理：RLC串联电路是由电阻、电感和电容串联形成的电路，它可以产生共振现象。
当其频率为共振频率时，电路中流过电流的大小取决于电路中的电感和电容。
此时，电路呈现出很高的阻抗，电流最大。
谐振频率 f0 由以下公式给出：f0 = 1 / (2π√LC)其中，L 为电路中的电感，C 为电路中的电容。
Z0 = R + j(XL - XC)谐振带宽 BW 的计算公式为：BW = Δf = f2 - f1其中，f1 和 f2 分别为电路总阻抗等于Z0/√2 时的频率。
实验步骤：1. 连接实验电路：将电阻、电感和电容串联起来，组成 RLC 串联电路，并连接信号源和示波器。
2. 设置信号源：将信号源的频率调节旋钮设置到最小值，同时将信号源电压调节旋钮调整到最大值。
3. 测量谐振频率：将示波器调节到 X-Y 模式，然后调节信号源频率调节旋钮，逐渐增大频率，直到示波器屏幕上显示出一个正弦波。
此时，记录下示波器显示的频率值，即为电路的谐振频率 f0。
实验结果：1. 在本次实验中，使用的电阻、电感和电容的值分别为：R = 1kΩ，L = 10mH，C = 0.1μF。
2. 在逐渐增大信号源频率的过程中，当频率达到 2231 Hz 时，电路中开始出现正弦波，此时记录下的频率值即为电路的谐振频率 f0。
3. 继续增大信号源频率，当频率达到 2358 Hz 时，电路总阻抗等于Z0/√2 时，记录下此时信号源频率调节旋钮的读数。
5. 通过计算，得到电路的谐振带宽为 157 Hz。
1. RLC串联电路可以产生共振现象，其频率为谐振频率 f0。
2. 对于给定的 RLC 串联电路，谐振频率 f0 取决于电路中的电感和电容的值。
rlc谐振电路研究实验报告
rlc谐振电路研究实验报告rlc谐振电路研究实验报告引言：在电路学中，谐振电路是一种重要的电路结构，常被应用于通信、无线电、音频等领域。
本实验旨在通过对rlc谐振电路的研究，深入了解其特性和应用。
一、实验目的通过实验研究，掌握rlc谐振电路的基本原理和特性，进一步理解电路中的振荡现象，并探索其在实际应用中的价值。
二、实验器材本次实验所需器材包括：电源、电感、电容、电阻、示波器等。
三、实验步骤1. 搭建rlc谐振电路：依据电路图，搭建rlc谐振电路，注意连接正确，确保电路通畅。
2. 设置电源：将电源的电压调整至适当的数值，以保证电路正常工作。
3. 测量电感和电容的数值：使用万用表等仪器，测量电感和电容的实际数值，并记录下来。
4. 测量电阻的数值：同样使用万用表等仪器，测量电阻的实际数值，并记录下来。
5. 接通电源：将电源接通，观察电路中的振荡现象，并记录下示波器的波形。
6. 测量电路中的电压和电流：使用示波器等仪器，测量电路中的电压和电流数值，并记录下来。
7. 改变电容或电感的数值：通过更换不同数值的电容或电感，观察电路中的变化，并记录下来。
8. 分析实验结果：根据实验数据和观察结果，分析rlc谐振电路的特性和变化规律。
四、实验结果与分析通过实验测量和观察，我们得到了一系列数据和波形图。
根据这些数据和图像，我们可以得出以下结论：1. 当电容和电感的数值满足一定条件时，rlc谐振电路会发生振荡现象。
2. 在谐振频率下，电压和电流的幅值达到最大值，电路呈现出共振现象。
3. 电容和电感的数值对谐振频率有一定的影响，数值越大，谐振频率越低。
4. 电阻的存在会导致谐振峰降低，使谐振带宽变大。
五、实验应用rlc谐振电路在实际应用中有着广泛的用途，下面列举几个常见的应用领域：1. 通信领域：在无线电通信中，rlc谐振电路被用于选择性放大和滤波，以提高通信质量。
2. 音频领域：在音响系统中，rlc谐振电路被用于音频信号的放大和频率调节，以达到更好的音质效果。
rlc串联电路的谐振实验报告
rlc串联电路的谐振实验报告一、实验目的二、实验原理1. RLC串联电路的基本概念2. 谐振现象及其特点三、实验器材和仪器1. 实验器材清单2. 实验仪器清单四、实验步骤1. 实验前准备工作2. 测量电路中各元件的参数值3. 测量谐振频率和带宽五、实验数据处理与分析1. 计算电路品质因数Q和谐振频率f0的理论值2. 绘制电路的幅频特性曲线和相频特性曲线，并分析其特点。
六、实验结论与思考七、参考文献一、实验目的本次实验主要是通过对RLC串联电路进行谐振实验，掌握测量RLC串联电路中各元件参数值以及谐振频率和带宽的方法，了解谐振现象及其特点，掌握计算电路品质因数Q和谐振频率f0理论值的方法，并绘制出幅频特性曲线和相频特性曲线。
二、实验原理1. RLC串联电路的基本概念RLC串联电路是由电阻R、电感L和电容C三种元件串联而成的电路。
当交流电源接入这个电路时，由于电感和电容的存在，会产生阻抗，从而影响电路中的电流和电压。
在RLC串联电路中，当交流信号频率等于某一特定值时，会出现谐振现象。
2. 谐振现象及其特点谐振是指在某一特定频率下，RLC串联电路的阻抗达到最小值或最大值的现象。
当交流信号频率等于谐振频率f0时，RLC串联电路中的阻抗为纯阻抗，即只有R存在。
此时，如果在该频率下加入一个外加信号，则可以得到最大幅度的响应。
谐振现象具有以下特点：（1）在谐振频率f0处，RLC串联电路中的阻抗为纯阻抗。
（2）在谐振频率f0处，输入信号与输出信号之间相位差为0。
（3）当输入信号频率偏离f0时，输出信号幅度将随着频率增加而降低。
三、实验器材和仪器1. 实验器材清单：电阻箱、电容箱、电感箱、万用表、示波器等。
2. 实验仪器清单：Tektronix TDS2002C数字示波器等。
四、实验步骤1. 实验前准备工作（1）检查实验仪器是否正常工作。
（2）连接RLC串联电路，调整各元件的参数，使其符合实验要求。
（3）将示波器连接到电路中，以便观察信号的变化情况。
rlc串联谐振电路研究实验报告
rlc串联谐振电路研究实验报告RLC串联谐振电路研究实验报告引言：本文旨在研究RLC串联谐振电路的特性和性能。
RLC串联谐振电路是一种常见的电路结构，它由电阻（R）、电感（L）和电容（C）组成。
在特定频率下，RLC串联谐振电路能够表现出共振现象，这对于电子工程领域的应用具有重要意义。
实验目的：1. 研究RLC串联谐振电路的频率响应特性；2. 探究电阻、电感和电容对谐振频率和带宽的影响；3. 分析RLC串联谐振电路的相位差和频率之间的关系；4. 理解RLC串联谐振电路的功率传输和能量转换机制。
实验步骤：1. 搭建RLC串联谐振电路实验装置，包括电源、电阻、电感和电容等元件；2. 测量不同频率下电压和电流的数值；3. 绘制电压-频率和相位差-频率曲线，并找出谐振频率和带宽；4. 分析实验数据，总结RLC串联谐振电路的性能特点。
实验结果：通过实验测量和数据处理，我们得到了以下结果：在RLC串联谐振电路中，当输入信号频率等于谐振频率时，电路中的电流和电压达到最大值。
此时，电容的电压和电感的电流互相抵消，只有电阻消耗能量。
在谐振频率附近，电路的带宽较小，能够保持较高的品质因数。
而当频率远离谐振频率时，电路的电流和电压将会衰减。
讨论：通过实验数据和分析，我们可以得出以下结论：RLC串联谐振电路具有选择性放大特性，在谐振频率附近，电路能够对特定频率的信号进行放大，而对其他频率的信号进行衰减。
这种特性使得RLC串联谐振电路在无线通信、音频放大和滤波等领域有着广泛的应用。
实验结果还显示，电阻、电感和电容对RLC串联谐振电路的性能有着重要影响。
电阻的增加会减小电路的品质因数，降低谐振频率和带宽；电感值的增加会提高电路的品质因数，增大谐振频率和带宽；而电容的变化则会对谐振频率产生较大影响。
结论：通过本次实验，我们深入了解了RLC串联谐振电路的特性和性能。
该电路在电子工程领域具有重要应用，能够对特定频率的信号进行放大和滤波。
RLC串联交流谐振电路实验报告
RLC串联交流谐振电路实验报告RLC串联交流谐振电路实验报告引言：RLC串联交流谐振电路是电路中常见的一种形式，通过对其进行实验研究，可以更好地理解电路中的谐振现象和相关理论。
本文将介绍我们进行的RLC串联交流谐振电路实验，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的：本次实验的主要目的是研究RLC串联交流谐振电路的特性，包括共振频率、电压相位差、电流幅值等。
通过实验，我们将探索电路中的谐振现象，加深对谐振电路的理解。
实验原理：RLC串联交流谐振电路由电感L、电阻R和电容C组成。
在交流电源的作用下，电路中的电感、电阻和电容会发生相互作用，从而导致电路中的电流和电压发生变化。
当电路达到谐振状态时，电路中的电流幅值最大，电压相位差为零。
实验步骤：1. 首先，我们将电感L、电阻R和电容C按照串联的方式连接起来，形成RLC串联交流谐振电路。
2. 然后，我们将交流电源连接到电路上，并通过示波器观察电路中的电流和电压波形。
3. 调节交流电源的频率，观察电路中的电流和电压的变化情况。
4. 记录不同频率下电流和电压的数值，并计算电压相位差和电流幅值。
5. 根据实验数据，绘制电流和电压随频率变化的图表。
实验结果：通过实验观察和数据记录，我们得到了RLC串联交流谐振电路的一些特性。
首先，我们发现在特定的频率下，电路中的电流幅值最大。
这个频率被称为共振频率，用f0表示。
同时，我们还观察到在共振频率下，电压和电流的相位差为零，即电压和电流完全同相。
除此之外，在共振频率附近，电压和电流的相位差会发生变化，并且电流幅值也会随着频率的变化而变化。
讨论与分析：通过对实验结果的分析，我们可以得出一些结论和认识。
首先，RLC串联交流谐振电路的共振频率与电感、电阻和电容的数值有关。
当电感、电阻和电容的数值发生变化时，共振频率也会相应地发生变化。
其次，电压和电流的相位差为零说明电压和电流在时间上是完全同步的，这是因为在共振频率下，电路中的电感、电阻和电容之间的相互作用达到了平衡状态。
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实验十七 RLC 电路的谐振现象 实验报告
一、 数据处理
1. 谐振状态下的测量结果
在 ������ = 0.05μF, ������ = 0.1H, ������������ = 18Ω, ������ = 100Ω 条件下，谐振状态时，测得 谐振频率������0 = 2.2502kHz，
电路两端总电压有效值������总 = 0.6432V，
耗非常小，可以认为此处测出的即是样品的������。测量时可以利用电压
表Vc来指示谐振，当������������为最大值时电路即达谐振。而������可以根据公式
������
=
������������ ������
进行计算。
② 测量步骤：
第一步，连接电路后，先调谐振，在保持V读数������不变的情况下，
利用Vc 指示，当������������ 达到最大时，即达谐振。 第二步，进行测量，读出������及������������������，并利用前述公式计算出Q2。
③由
可得
1 ������0 = 2������√������������
而 则有
������ = 2.13 × 103H,
������
2.356 0.5442 5.442
2.396 0.4533 4.533
������(kHz) 2.436
������������(������) ������(mA)
0.3846 3.846
2.461 2.589 2.598 2.907 0.3504 0.23802 0.23286 0.13401 3.504 2.3802 2.3286 1.3401
=ห้องสมุดไป่ตู้
10.992，
第二种Q值：������2
=
������������ ������总
=
10.902.
2. 相频特性曲线的测量结果
将测量结果列表如下：
������(������������������) ������������(������������) ������������(°)
1.756 -125.5 -79.34
2.278 18.0 14.7
2.311 37.0 30.7
2.356 54.0 45.8
2.436 68.0 59.6
2.589 78.0 72.7
2.907 78.0 81.6
用 matlab 做出相频特性曲线图如图 1 所示：
图1
3. 相频特性的测量结果 将测量结果列表如下：
������(������������������) 1.756 1.858 1.960 2.022 2.083 ������������(������) 0.13896 0.17866 0.24325 0.30479 0.3967 ������(������������) 1.3896 1.7866 2.4325 3.0479 3.967
故计算可得
电阻两端电压有效值������������ = 0.4998V， 电容两端电压有效值������������ = 6.973V.
电路的等效总电阻������′ = ������总 ⋅ ������ = 128.69Ω,
������������
第一种Q值：������1
=
1 ������0������′������
1.960 -102.0 -71.97
2.083 -78.0 -58.5
2.192 -40.0 -31.6
2.223 -19.0 -15.2
2.250 0.0 0.0
������(������������������) ������������(������������) ������������(°)
用 matlab 做出相频特性曲线图如图 2 所示：
图2
下面计算第三种Q 值：
������������������������
=
7.795mA,
������∗
=
������������������������ √2
=
5.512mA,则可在图
2
中读出对应点频率
������1 = 2.149������������������, ������2 = 2.353kHz,
比较测出的三种������值，发现������1和������3较为接近，而������2偏小。误差的原因 是因为电压表的内阻不够大引起的。当电表与电阻并联时，由于容抗非常 的大，电表不再可以认为对电路无影响，而应该认为电表电阻与电容进行 并联，引起电容两端电压减小，使������2偏小。其实定量的讨论还是应该建立 在算出不确定度的基础上，否则显得缺乏依据，无法断言这一定不是测量 误差引起的。这个结论还是因为老师上课讲了，所以我才敢如此确定的写 在这里。另外关于这一点的验证也十分巧妙，可以再用一个电压表进行并 联，即同时用两个电压表进行测量，这时候测出的������2又相应地减小了，故 可以验证猜想。
=
������������ ������
=
1.00
×
102,
三、 分析与讨论
������������
=
1 Qω0C
=
8.04Ω.
1. 曲线的主要特征：
串联相频特性曲线：������������由-90°变至 90°，且两侧的斜率较小，中间的
斜率较大。直观地看，当������很小时，整个电路呈电容性，故������������为-90°，而 ������很大时，整个电路呈电阻性，故������������为 90°。而在左侧曲线延伸至������ = 0 处，右侧可延长至无穷远处，故可以想象，曲线两侧变化应该比较平缓， 而中间相对斜率更大一些。
2.250 0.7795 7.795
2.265 0.7691 7.691
������(������������������) ������������(������) ������(mA)
2.278 0.7488 7.488
2.293 0.7179 7.179
2.311 0.6682 6.682
2.333 0.6060 6.060
������������ = ������2 − ������1 = 0.204kHz.
������3
=
������0 ������
=
2.250kHz 0.204kHz
=
11.029
二、 思考题
(1) Q值会改变。因为直接测得R = 100Ω时等效总电阻R′ = 128.96Ω，我们
简单起见假设其余一部分由电感及交流损耗构成的电阻不改变，取此时
2.117 0.4666 4.666
������(������������������) ������������(������) ������(������������)
2.150 0.5526 5.526
2.192 0.6785 6.785
2.208 0.7201 7.201
2.223 0.7555 7.555
的������′ = 528.96Ω，则有
1 ������ = ������0������′������ = 2.6798. 而谐振频率������0不变。相应的通频带宽度变宽为
������������
=
������0 ������
=
0.8397.
(2) ① 测量原理：
此处������表所测为串联电路的品质因数，但因为电容器及电压表损