实验二十二 RC、RL串联电路的稳态特性
rlc串联电路的稳态特性实验报告
rlc串联电路的稳态特性实验报告实验目的：本实验旨在通过实验研究RLC串联电路的稳态特性，探究电感、电阻和电容对电路稳态响应的影响，并验证理论计算结果。
实验原理：RLC串联电路是由电感、电阻和电容依次串联而成。
在交流电源的作用下，电感、电阻和电容分别产生不同的响应，从而影响电路的稳态特性。
实验步骤：1. 将电感、电阻和电容依次串联，组成RLC串联电路。
2. 将交流电源接入电路，调节电源频率为一定值。
3. 使用示波器测量电路中电压和电流的波形。
4. 记录示波器上观察到的电压和电流的振幅、相位差等数据。
5. 改变电源频率，重复步骤3和4，记录不同频率下的数据。
实验结果与分析：通过实验测量得到的电压和电流波形数据，可以得出以下结论：1. 当电源频率接近电感的共振频率时，电感对电路的阻抗最小，电流振幅最大。
这是因为在共振频率下，电感和电容的阻抗相互抵消，电路中的电流得到最大增强。
2. 当电源频率远离电感的共振频率时，电感对电路的阻抗逐渐增加，电流振幅逐渐减小。
这是因为电感对高频信号的阻抗较大，导致电路中的电流减弱。
3. 电容对电路的阻抗与频率成反比关系。
当电源频率较低时，电容对电路的阻抗较大，电流振幅较小。
随着频率的增加，电容的阻抗逐渐减小，电流振幅逐渐增大。
4. 电阻对电路的阻抗不随频率变化。
电阻对电路的阻抗始终保持不变，不影响电流的振幅和相位。
通过实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 在RLC串联电路中，电感、电阻和电容对电路的稳态响应有着不同的影响。
2. 电感在共振频率附近对电路的阻抗最小，电流振幅最大。
3. 电容的阻抗与频率成反比关系，频率越高，电容的阻抗越小。
4. 电阻对电路的阻抗不随频率变化，对电流的振幅和相位没有影响。
实验结论：通过对RLC串联电路的稳态特性实验的研究，我们验证了电感、电阻和电容对电路稳态响应的影响。
实验结果表明，电感在共振频率附近对电路的阻抗最小，电流振幅最大；电容的阻抗与频率成反比关系；电阻对电路的阻抗不随频率变化。
实验4 RC、RL、RLC电路的稳态特性
实验4 RC 、RL 、RLC 电路的稳态特性【实验目的】1．观测RC 、RL 、RLC 串联电路的幅频特性和相频特性。
2．学习用双踪示波器测量位相差。
【仪器用具】TDS2012数字示波器、FG-506A 型功率函数信号发生器、YB2173B 数字交流毫伏表、电容、电感、电阻箱、接线板等。
【原理概述】在RC 、RL 和RLC 串联电路中，若加在电路两端的正弦交流信号保持不变，则当电路中的电流和电压变化达到稳定状态时，电流（或某元件两端的电压）与频率之间的关系特性称为幅频特性；电压、电流之间的位相差与频率之间的关系特性称为相频特性。
下面分三种串联电路来分析。
1．RC 串联电路RC 串联电路如图1所示。
根据图形可得： （1）)1(Cj R I U U U CR ω+=+= 由（1）式可得到电路的总阻抗、电流的有效值、电阻两端电压的有效值、电容两端电压的有效值Z I R U ，以及电路电压与电流之间的位相差分别为：C U ϕ （2）22)1(CR Z ω+= （3）2)(1C R C U I ωω+= （4）2)(1C R RCU IR U R ωω+== （5）2)(11RC U C IU C ωω+== （6）RCarctgωϕ1-=图 1 图 2从图2可以看出，电阻和电容两端电压、都是频率（即）的函数，它们都是随着频率的改变而R U C U f ω改变。
当频率很低（R C >>ω1降落在电阻上。
我们可以利用根据（6）式可画出f ~ϕ3所示。
从图3频率很高时，趋于0ϕ们可以利用RC 相电路。
2．RL RL 串联电路如图4 L U （9）22)(L R UI ω+= （10）22)(L R URIR U R ω+==I U L ω=arctgϕ=若电压有效值保持不变，根据（U 式可画出、f U R ~f U L ~示。
从图5都是频率（即L U f ω率的改变而改变。
当频率很低（L R ω>>根据（12）式可画出RL 电路的~ϕRLC 串联电路的幅频特性已在《RLC 电路的谐振现象》实验中学习过，现在简单重温它的相频特性。
RLC串联电路的稳态特性
实验报告RLC串联电路的稳态特性物理科学与技术学院吴雨桥2013301020142 13级弘毅班【实验目的】1.观察、分析RLC串联电路中的相频与幅频特性，理解和具体应用此特性。
2.进一步学习用双踪示波器进行测量相位差。
【实验器材】正弦信号发生器、毫伏表、双踪示波器、自感器、电容器、交流电阻箱。
【实验原理】电流、电压的幅度与频率间的关系称为幅频特性；电流和电源电压间、各元件上的电压与电源电压间的相位差与电源的频率关系称为相频特性。
电路的稳态就是该电路在接通正弦交流电源一段时间（一般为电路的时间常数的5至10倍）以后，电路中的电流i和元件上电压（UR,UC,UL）的波形已经发展到与电源电压的波形相同且幅值稳定的状态。
1.RC串联电路的幅频特性和相频特性幅频特性：当ω→ 0时，UR → 0，UC → U; ω增大时，UR增大，UC 减小；ω→∞时，UR → U，UC → 0。
相频特性：ω低时用φR→π/2 ；ω高时φR→0；φC=-[π/2-|φ|];φ随ω增大从-π/2增至0。
等幅频率(截止频率): f ur=uc=1/2 π RC, 是高通滤波器的下界频，低通滤波器的上界频。
2.RL串联电路的幅频特性和相频特性幅频特性：当ω→ 0时，UL → 0，UR → U; ω增大时，UL增大，UR减小；ω→∞时，UL → U，UR → 0。
相频特性：ω从0增大至∞时，φR 从0减小趋于-π/2，φ从0增大趋于π/2，φL从π/2减至0。
等幅频率(截止频率): f ur=uc=R/2 π L。
3.RLC串联电路的相频特性谐振频率：φ =0，UR=U为极大值，f0 = 1/2π√LC ,电路为谐振态。
相频特性：ω<ω0时，φ<0，电容性；ω>ω0时，φ>0，电感性；ω=ω0时，φ=0，纯电阻。
【实验内容】1.测量并做出RC串联电路的幅频、相频曲线（1）接好电路，并将仪器调至安全待测状态，然后接通各仪器的电源进行预热。
lin实验22 RL和RC串联电路实验
三、实验仪器和器材
单相调压器 2. 交直流电压/电流表 3. 实验电路板 4. 日光灯镇流器 5. 滑线变阻器 6. 电阻 7. 导线
1.
四、实验内容及步骤
1. 2. 3. 4.
左图, 测量UR=Uab,UC=Ubc,U=Uac,用电流表测量电流I 右图,使调压器输出为零,滑线变阻器电阻值为R1=100Ω 调节调压器使电流为0.4A，记录电流I和电压U1 改变滑线变阻器阻值为R2=200Ω,重复步骤上边的实验内 容,使I=0.4A,测量U2
实验22 RL和RC串联电路实验
一、实验目的 二、原理 三、实验仪器和器材 四、实验内容及步骤
一、实验目的
通过实验验证RL及RC串联电路的电压关系 学习用电压表、电流表测量带铁芯电感线 圈的等效电阻及电感量的方法
二、原理
1. 2.
RC串联电路的电压关系 RL串联电路的电压关系
RC串联电路的电压关系
UR I R
UC j I X C
U U R UC
2 2 U UR UC
tan 1
UC X tan 1 C UR R
RL串联电路的电压关系
UR I R
UL j I XL
U UR UL
RCL稳态特性的实验展示
所示时， t 落后于u R t ， u 此时算出的应取负号；反 之则取正号。
【附录】示波器测量相位差
2、李萨如图法
u t 作为水平信号输入CH 2，得到李
萨如图形。 垂直方向上y Ysint 水平方向上x Xsint 当y 0时，x x0 X sin sin 将 u R t 信号作为垂直信号输入 ， CH1
b a1 a2 2a1a2 cos ,
2 2 2
a1 a2 b 2 arccos 2a1a2
2 2
b2 取a1 a2，则有 arccos 1 - 2 2a
电压合成法 + + —
测量公式
b2 arccos 1 - 2 2a
2~
~ 3 2
b2 - arccos 1 - 2 2a
b2 arccos 1 - 2 2a
3 2 ~ 2
b2 2 - arccos 1 - 2 2a
对三种测量相位方法的比较：
小组成员：
（2011级材料物理）
曾瑞
纪晓超
乔健成
目录：
一、实验内容
二、实验过程中遇到的问题 三、实验的改进建议
四、实验心得
一、实验内容
本实验着重研究的是RC、RL、RCL电路的稳态 特性，故主要分为以下三个部分： （1）RC串联电路的幅频特性和相频特性
幅频特性：
相频特性：
RC串联电路
（2）RL串联电路的幅频特性和相频特性
; uL
u rL L
2
2 2
（R rL ) 2 L
RLC串联电路特性的研究(精)
实验预习报告姓名班级学号同组姓名指导老师实验日期RLC串联电路特性的研究原理简述(原理图、重要公式1.RC、RL、RLC暂态过程电容充放电过程中的回路方程分别为:一阻尼振荡方程:2、RC、RL串联稳态幅频和相频的关系:3、RLC谐振谐振频率:谐振电路的品质因素:原始数据记录表实验报告姓名班级学号同组姓名指导老师实验日期RLC串联电路特性的研究【实验目的】[1] 通过研究RC、RL串联电路的暂态过程,加深对电容充、放电规律,电感的电磁感应特性及震荡回路特点的认识;[2] 通过研究RLC串联电路的暂态过程,加深对电磁阻尼运动规律的理解;[3] 掌握RC、RL串联电路的幅频特性和相频特性的测量方法;[4] 研究RLC串联电路中各参量之间的关系,观察串联谐振电路的特征,并掌握RLC谐振电路的幅频、相频的关系;[5] 用实验的方法找出电路的谐振频率,利用幅频曲线求出电路的品质因数Q值.【实验原理】1.RC、RL、RLC暂态过程(1RC串联电路在由R、C组成的电路中,暂态过程是电容的充放电的过程.其中信号源用方波信号.在上半个周期内,方波电压+E,其对电容充电;在下半个周期内,方波电压为零,电容对地放电.充放电过程中的回路方程分别为通过以上二式可分别得到UC、UR 的解。
在充电时UC 是随时间t 按指数函数规律增长,而电阻电压UR 随时间t 按指数函数规律衰减。
在放电时也时都随时间t 按指数函数规律衰减.物理量RC = τ具有时间的量纲,称为时间常数,是表征暂态过程进行得快慢的一个重要物理量.与时间常数τ有关的另一个在实验中较容易测定的特征值,称为半衰期T1/2,即当UC(t下降到初值(或上升至终值一半时所需要的时间,它同样反映了暂态过程的快慢程度,与t 的关系为T1/2 = τ ln2 = 0.693τ(或τ = 1.443T1/2(2RL串联电路与RC 串联电路进行类似分析可得,RL串联电路的时间常数t 及半衰期T1/2分别为:τ=L/R,T1/2=0.693τ=0.693L/R(3RLC串联电路在理想化的情况下,L、C都没有电阻,可实际上L、C本身都存在电阻,电阻是一种耗损元件,将电能单向转化成热能.所以电阻在RLC电路中主要起阻尼作用.所以根据阻尼震荡方程可以三种不同状态的解,分别为欠阻尼、过阻尼和临界阻尼。
观测RC串联电路的幅频特性和相频特性
观测RC串联电路的幅频特性和相频特性观测RLC串联电路的幅频特性和相频特性周鹏,辽宁石油化工大学教育实验学院0902,摘要:分别通过实验手段记录RC和RL及RLC串联电路电幅值和相位随频率变化的规律曲线路的电压幅值和相位随频率变化的规律曲线～观察电路的幅频特性和相频特性～并求得RLC电路的谐振频率和品质因数。
关键词:RLC串联电路～幅频特性～相频特性Observation RLC series circuit of amplitude frequencycharacteristics and phase frequency characteristicsChengZhigang(Liaoning university education experimental college 0902)Abstract: through the experiment method respectively record RC and RL and RLC series circuit electricity amplitude and phase on frequency and change rules curve road voltage amplitude and phase on frequency and change rules curve, observation of the circuit amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristics, and get RLC circuit resonant frequency and quality factor.Keywords: RLC series circuit, amplitude frequency characteristics, phase frequency characteristics引言电容元件在交流电路中的阻抗会随电源频率的改变而变化的。
观测RC串联电路的幅频特性和相频特性
观测RLC串联电路的幅频特性和相频特性周鹏（辽宁石油化工大学教育实验学院0902）摘要:分别通过实验手段记录RC和RL及RLC串联电路电幅值和相位随频率变化的规律曲线路的电压幅值和相位随频率变化的规律曲线，观察电路的幅频特性和相频特性，并求得RLC电路的谐振频率和品质因数。
关键词：RLC串联电路，幅频特性，相频特性Observation RLC series circuit of amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristicsChengZhigang(Liaoning university education experimental college 0902) Abstract:through the experiment method respectively record RC and RL and RLC seriescircuit electricity amplitude and phase on frequency and change rules curve road voltage amplitude and phase on frequency and change rules curve, observation of the circuit amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristics, and get RLC circuit resonant frequency and quality factor.Keywords:RLC series circuit, amplitude frequency characteristics, phase frequencycharacteristics引言电容元件在交流电路中的阻抗会随电源频率的改变而变化的。
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127 实验22 RC 、RL 串联电路的稳态特性
一．目的要求
1.了解RC 及RL 串联电路的稳态特性。
2.观察RC 低通电路的滤波作用。
3.学习使用相位计测量相位差。
二．引言
在电工电路特别是在电子电路中，时常用RC 或RL 串联的分压电路来传输交流电压信号。
如果给该串联的电路加上正弦交流电压，则经历一段暂态过程，电路中的电流和每个元件上的电压便稳定下来，称为稳定状态。
在稳定状态下，以总电压为输入电压，以一个元件上的电压为输出电压，则输出电压与输入电压之比称为该电路的传输系数，它是复数。
当输入电压频率改变时，传输系数的模和幅角也将随着改变。
本实验将研究这种变化规律——电路的幅频特性和相频特性。
三．原理
1.RC 电路：高通与低通
见图1：若输出电压U1是从电阻R 上取的，称该电路为高通电路。
若输出电压U2是从电容上取的，该电路为低通电路。
信号
发生器
图1
2.RC 全通电路
如右图2所示，当满足R 1C 1=R 2C 2 （3.1）条件时，
可以证明传输系数的模和幅角分别如下所示： 212R R R )2(+=U K (3.2) 0=ϕ (3.3)
它们均与频率无关，故该电路为全通电路，
亦称脉冲分压电路。
3.RL 串联电路：RL 串联电路用得较少，这里不再讨论。
四．仪器用具
标准电阻（1K Ω），标准电容（0.1μF ），标准电感（0.1H ），双踪示波器，信号发生器，相位计。
五．实验内容
1.研究RC 高通、低通电路的传输特性
将图1电压U1、U2分别送至示波器1，2通道。
信号发生器输出电压调为3伏左右。
调出U1、U2波形。
在信号发生器的输出为159.2Hz 、1592Hz 和15.92KHz 等频率下，分别测出荧光屏上U1和U2R 波形高度，再分别算出传输系数K 值。
在上述每一个频率上，用相位计测出输出电压与输入电压之间的幅角ϕ。
信号发生器
3.研究全通电路的传输特性
参照图2，方法同上，将图22.5中u、u2分别送到示波器Y1、Y2输入端。
对应于信号源频率159.2Hz、1592Hz 和15.92KHz，分别测出传输系数K。
用相位计测出每一个频率下的幅角ϕ（图中C1=C2=0.1μF，R1=R2=1KΩ）。
六．考查题
1.RC电路中，两元件数值之积RC具有时间的量纲，故称RC值为该电路的时间常数。
当R=1KΩ、C=0.1μF
ω和f0分别是时，时间常数是多少秒？在RL电路中，R=1KΩ，L=0.1H，时间常数L/R是多少秒？它们对应的
多少？
2.要测RC串联电路总电压u和电流i间的相位差ϕ，图1所示电路应如何与示波器连接？前述哪个实验内容测了这个ϕ值？
七．思考题
ω（或在f0）处，测得的传输系数K及其幅角ϕ为什么与理论值有一定偏差？
1.RL低通电路，在
2.试证图2中满足R1C1=R2C2时，传输系数K与频率无关。
3.试设计一电路及相应的测量方法来测C X（电容C X的损耗电阻可忽略，电容C X数值0.1μF左右，其他元件自选）。
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