北京理工大学物理实验交流电路的频率特性
rc电路的频率特性实验报告
rc电路的频率特性实验报告 RC 电路的频率特性实验报告一、实验目的1、深入理解 RC 电路的频率响应特性。
2、掌握测量 RC 电路频率特性的方法。
3、学会使用实验仪器，如示波器、信号发生器等。
4、通过实验数据，分析 RC 电路对不同频率信号的衰减和相移情况。
二、实验原理RC 电路是由电阻 R 和电容 C 组成的简单电路。
在交流电路中，RC 电路的阻抗会随着输入信号的频率而变化，从而导致电路对不同频率信号的响应不同。
对于一个简单的 RC 串联电路，其阻抗 Z 可以表示为：＼Z ＝ R ＋＼frac{1}｛j\omega C}＼其中，＼（＼omega\）是角频率，＼（j\）是虚数单位。
电路的传递函数 H(＼（＼omega\））可以表示为：＼H(＼omega) ＝＼frac{V_{out}｝｛V_{in}｝＝＼frac{1}｛1 ＋j\omega RC}＼其幅值\（｜H(＼omega)｜＼）和相位\（＼varphi(＼omega)＼）分别为：＼｜H(＼omega)｜＝＼frac{1}｛＼sqrt{1 ＋（＼omega RC)＾2}｝＼＼＼varphi(＼omega) ＝＼arctan(＼omega RC)＼从上述公式可以看出，当频率很低时，＼（＼omega RC ＼ll 1\），＼（｜H(＼omega)｜＼approx 1\），＼（＼varphi(＼omega)＼approx 0\），电路几乎没有衰减和相移。
当频率很高时，＼（＼omega RC ＼gg 1\），＼（｜H(＼omega)｜＼approx 0\），＼（＼varphi(＼omega)＼approx －90^＼circ\），信号被大幅衰减且有很大的相移。
三、实验仪器1、信号发生器2、示波器3、电阻、电容若干4、面包板5、导线若干四、实验步骤1、按照电路图在面包板上搭建 RC 串联电路，选择合适的电阻值R 和电容值 C。
2、将信号发生器的输出端连接到 RC 电路的输入端，示波器的通道 1 连接到输入信号，通道 2 连接到输出信号。
交流电路的频率特性
f2
f f2 f1 通频带
I
I0
I0
2
f1 f0 f2
f
谐振曲线讨论
I
I0
Q大
I 0
Q小
f0
f
（1） f 0 不变
f0
2
1 LC
即LC不变
（2）
I0
U R
R I 改变,
改变
0
Q改变
Q 0L 1 R 0RC
结 R的变化引起 Q变化 论 R愈大, Q愈小（选择性差）。
R愈小， Q愈大（选择性好）。
串联谐振时的阻抗特性
Z R j( XL XC) R2 X L XC 2
Z
容性
0
0
L
感性
0
R
1
C
串联谐振应用举例
收音机接收电路
L1
C
L2 L3
L1 : 接收天线
L2 与 C ：组成谐振电路
L3
:
将选择的信号送 接收电路
L1
C
L2 L3
RL2
L2
e1
C
e2
e3
e 、e 、e 为来自3个不同电台（不同频率）的电动势信号； 123
感性
容性
思考
为什么？
并联谐振应用举例
VCC
RC
RC
U i
RL U0
A UO RC // RL
Ui
rbe
替代后，在谐振 频率下放大倍数 将提高。该种频 率的信号得到较 好的放大，起到 选频作用。
谐振滤波器 （三）
： 利用谐振进行选频、滤波
U
IIRL
IC
IC
I U
支路电流可能 大于总电流
频率特性实验报告心得
一、实验背景随着科学技术的不断发展，电子设备在各个领域的应用越来越广泛。
频率特性作为电子设备的重要性能指标之一，对于设备的设计、调试和维护具有重要意义。
为了深入了解频率特性，我们开展了频率特性实验，通过实验验证理论知识，提高实践操作能力。
二、实验目的1. 理解频率特性的基本概念和原理；2. 掌握频率特性的测试方法；3. 分析频率特性对电子设备性能的影响；4. 培养实际操作能力，提高综合素质。
三、实验原理频率特性是指电子设备对输入信号的频率响应能力。
频率特性通常用幅频特性、相频特性和群延迟特性来描述。
幅频特性表示设备在不同频率下输出信号的幅度变化；相频特性表示设备在不同频率下输出信号的相位变化；群延迟特性表示设备在不同频率下输出信号的延迟时间。
四、实验过程1. 实验准备：首先，了解实验原理和仪器设备，熟悉实验步骤和注意事项。
实验仪器包括信号发生器、示波器、频谱分析仪等。
2. 实验步骤：（1）搭建实验电路，连接信号发生器、示波器和频谱分析仪；（2）调整信号发生器，输出不同频率的正弦波信号；（3）观察示波器显示的输出信号，记录幅度、相位和延迟时间；（4）利用频谱分析仪分析输出信号的频谱，得到幅频特性和相频特性；（5）重复步骤（2）至（4），获取不同频率下的频率特性数据。
3. 数据处理与分析：将实验数据整理成表格，绘制幅频特性曲线、相频特性曲线和群延迟特性曲线。
分析曲线特点，判断频率特性对电子设备性能的影响。
五、实验结果与分析1. 幅频特性曲线：在实验中，我们发现随着频率的增加，输出信号的幅度逐渐减小。
这说明该电子设备在高频段性能较差，可能存在信号衰减现象。
2. 相频特性曲线：实验结果显示，随着频率的增加，输出信号的相位逐渐滞后。
这表明该电子设备在处理高频信号时，存在相位延迟现象。
3. 群延迟特性曲线：从实验数据可以看出，随着频率的增加，输出信号的群延迟逐渐增大。
这说明该电子设备在高频段存在明显的群延迟现象。
交流电路频率特性的测定
u-+Ri Li Ci R u Lu Cu ru RL X CX S r图21-1交流电路频率特性的测定一．实验目的1．研究电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定它们随频率变化的特性曲线； 2．学会测定交流电路频率特性的方法； 3．了解滤波器的原理和基本电路； 4．学习使用信号源、频率计和交流毫伏表。
二．原理说明1．单个元件阻抗与频率的关系对于电阻元件，根据︒∠=0R RR I U ，其中R I U =R R ，电阻R 与频率无关； 对于电感元件，根据LL Lj X I U = ，其中fL X I U π2L L L ==，感抗X L 与频率成正比； 对于电容元件，根据CC Cj X I U -= ，其中fC X I U π21C C C ==，容抗X C与频率成反比。
测量元件阻抗频率特性的电路如图21—1所示，图中的r 是提供测量回路电流用的标准电阻，流过 被测元件的电流（I R 、I L 、I C ）则可由r 两端的电压U ｒ除以r 阻值所得，又根据上述三个公式，用被测元件的电流除对应的元件电压，便可得到R 、X L 和X C 的数值。
2．交流电路的频率特性由于交流电路中感抗X L 和容抗X C 均与频率有关，因而，输入电压（或称激励信号）在大小不变的情况下，改变频率大小，电路电流和各元件电压（或称响应信号）也会发生变化。
这种电路响应随激励频率变化的特性称为频率特性。
若电路的激励信号为Ｅｘ（ｊω），响应信号为R ｅ（ｊω），则频率特性函数为)()()j ()j ()j (x e ωϕωωωω∠==A E R N式中，A （ω）为响应信号与激励信号的大小之比，是ω的函数，称为幅频特性； ϕ（ω）为响应信号与激励信号的相位差角，也是ω的函数，称为相频特性。
在本实验中，研究几个典型电路的幅频特性，如图21－２所示，其中，图（ａ）在高频时有响应（即有输出），称为高通滤波器，图（ｂ）在低频时有响应（即有输出），称为为低通滤波器，图中对应A＝0．707的频率ｆC称为截止频率，在本实验中用RC网络组成的高通滤波器和低通滤波器，它们的截止频率ｆC均为1／2πRC。
北京理工大学电路仿真实验报告
实验1 叠加定理的验证实验原理：实验步骤：1.原理图编辑:分别调出接地符、电阻R1、R2、R3、R4，直流电压源、直流电流源，电流表电压表，并按上图连接；2. 设置电路参数：电阻R1=R2=R3=R4=1Ω，直流电压源V1为12V，直流电流源I1为10A。
3．实验步骤：1）点击运行按钮记录电压表电流表的值U1和I1；2）点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为0V，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U2和I2；3）点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为12V，将直流电流源的电流值设置为0A，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U3和I3；原理分析：以电流表示数i为例：设响应i对激励Us、Is的网络函数为H1、H2，则i=H1*Us+H2*Is 由上式可知，由两个激励产生的响应为每一个激励单独作用时产生的响应之和。
则有，I1=I2+I3 （1）;同理，U1=U2+U3 （2）.经检验，6.800=2.000+4.800，-1.600=-4.000+2.400，符合式（1）、（2），即叠加原理成立。
实验2 并联谐振电路仿真实验原理：实验步骤：1.原理图编辑:分别调出电阻R1、R2，电容C1，电感L1，信号源V1；2.设置电路参数：电阻R1=10Ω，电阻R2=2KΩ，电感L1=2.5mH,电容C1=40uF。
信号源V1设置为AC=5v，Voff=0，Freqence=500Hz。
3.分析参数设置：（1）AC分析：要求：频率范围1HZ—100MEGHZ，输出节点为Vout。
步骤：依次选择选择菜单栏里的“simulate->Analyses->AC Analysis”，调出交流分析参数设置对话窗口，起始频率设为1Hz，停止频率设为100MHz，扫描类型为十倍频程，每十倍频程点数设为10，垂直刻度设为线性，其他保持默认，单击“OK”。
然后选择对话框菜单栏的“output”按钮，在左侧的变量中选择“V(out)”,单击“Add”按钮。
北京理工大学物理实验交流电路的频率特性
北京理工大学物理实验交流电路的频率特性实验 1.4 R、L、C电路的频率特性实验 1.4.1 硬件实验1．实验目的（1）熟悉信号发生器、示波器、交流毫伏表的使用。
（2）研究RLC 串联电路的谐振现象、特点及元件参数对电路频率特性的影响。
（3）了解RC 串并联电路的选频特性。
2．实验预习要求（1）阅读附录，了解功率函数发生器、双通道交流毫伏表和双踪示波器的使用方法。
（2）能否用普通万用表测量本实验中各交流电压？为什么？（3）掌握R、L、C 串联电路的频率特性。
在图1.4.1 中，若功率函数发生器输出电压U =2V，R =51Ω、C = 33nF、L = 9mH、线圈电阻r L = 0.7Ω（由于各实验板上电感线圈的电感、线圈电阻各不相等，这里取近似值），试计算电路的性能指标：谐振频率f0 =____9.235k_____Hz品质因数（需考虑r L）Q =_______10.1______谐振时电感和电容电压U L0=U C0=______16.6______V通频带f BW =____0.92k_____Hz3．实验和设备4（1）R、L、C 串联电路频率特性的测量按图 1.4.1 接线，R = 51Ω、C = 33nF 。
由函数发生器的“功率输出端”提供频率和幅度可调的正弦电压。
示波器通道 CH1 显示信号源电压 u 的波形，通道 CH2 显示电阻电压 u R 的波形（此处电流 i 与电阻电压 u R 同相位）。
把电路调到谐振状态，测量谐振频率 f o测量谐振频率 f o 可以采用调节信号源频率，使电压 u 和 u R 同相的方法。
本实验用李沙育图形法（实验原理见本实验后附录）。
调节信号源频率等于本实验“预习要求（3）”中的估算值f 0，信号源输出电压U =2V ，用示波器观察 u 和 u R 波形的相位关系，微调信号源频率，使 u 和 u R 同相。
将示波器“扫描频率开关”（TIME/DIV ）旋钮选择“X -Y”工作方式，CH1 成为 X 轴通道。
频率特性测试实验报告
频率特性测试实验报告频率特性测试实验报告摘要：本实验旨在通过频率特性测试，研究和分析不同电路元件和电子设备在不同频率下的响应特性。
通过实验数据的收集和处理，我们可以了解电路的频率响应、频率特性以及其在不同频率下的性能表现。
实验结果显示，在不同频率下，电路元件和电子设备的频率响应存在差异，这对于电路设计和信号处理具有重要意义。
引言：频率特性是指电路或电子设备在不同频率下的响应能力。
了解电路在不同频率下的性能表现，对于电路设计、信号处理和通信系统的优化具有重要意义。
通过频率特性测试，我们可以分析电路的频率响应、幅频特性和相频特性，从而更好地了解电路的工作原理和性能。
实验方法：1. 实验仪器和设备：本实验使用了函数发生器、示波器、电阻、电容、电感等实验仪器和设备。
2. 实验步骤：（1）连接电路：根据实验要求，连接电路并确保电路连接正确。
（2）设置函数发生器：根据实验要求，设置函数发生器的频率和幅度。
（3）测量电压和相位：使用示波器测量电路中的电压和相位差。
（4）记录实验数据：根据实验要求，记录不同频率下的电压和相位差数据。
（5）数据处理：根据实验数据，绘制幅频特性曲线和相频特性曲线，分析电路的频率响应特性。
实验结果与分析：通过实验数据的收集和处理，我们得到了电路在不同频率下的电压和相位差数据，并绘制了幅频特性曲线和相频特性曲线。
实验结果显示，在低频率下，电路的幅频特性较为平缓，而在高频率下，幅频特性逐渐下降。
相位差随频率的变化呈现出一定的规律，这与电路元件的特性有关。
通过对实验结果的分析，我们可以进一步了解电路的频率响应特性。
实验应用：频率特性测试在电路设计、信号处理和通信系统中具有广泛的应用。
通过了解电路在不同频率下的响应特性，我们可以优化电路设计，提高信号处理的效果，以及改进通信系统的性能。
例如，在音频放大器设计中，对于不同频率的音频信号，需要了解放大器的频率响应特性，以保证音频信号的传输质量。
另外，在无线通信系统中，了解天线的频率特性，可以优化天线设计，提高信号的传输距离和稳定性。
交流电路的频率特性
0 L
R 1 U QU 0CR
U QU
U L
相量图：
U U R
如Q=100,U=220V,则在谐振时
I
所以电力系统应避免发生串联谐振。
U L UC QU 22000V
U C
4. 谐振曲线 (1) 串联电路的阻抗频率特性 阻抗随频率变化的关系。
X L 2 f L
1 谐振条件：ω0C 0 ω0 L
2.谐振频率
ω0
1 LC
或
1 f f0 2 LC
3. 并联谐振的特征
(1) 阻抗最大，呈电阻性 (当满足 0L R时)
L Z0 RC
(2)恒压源供电时，总电流最小。
I I0
U L RC
U Z0
Z ,I
Z0
Z
I
恒流源供电时，电路的端电压最大。
(2) 电流最大
U 电容、电感电压： U L C
大小相等、相位 相差180
U L I0 X L UC I0 X C
当 X L X C R 时 ： 有：
U L UC U R U
UC 、UL将大于 电源电压U
由于 U L UC U 可能会击穿线圈或电容的 绝缘，因此在电力系统中一般应避免发生串联谐振， 但在无线电工程上，又可利用这一特点达到选择信号 的作用。 令：
研究谐振的目的，就是一方面在生产上充分利用谐 振的特点，(如在无线电工程、电子测量技术等许多电 路中应用)。另一方面又要预防它所产生的危害。
1. 串联谐振
串联谐振电路
(1) 谐振条件
、 同相 由定义，谐振时： U I
即
+
交流特性研究实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解交流电路的基本概念和特性。
2. 掌握交流电路中电压、电流、功率等参数的测量方法。
3. 研究RLC电路的谐振特性及其影响因素。
4. 分析交流电路中电阻、电感、电容的相互关系。
二、实验原理1. 交流电路：指电压和电流随时间作周期性变化的电路。
交流电路中，电压和电流的瞬时值、有效值、峰值、相位等参数均随时间变化。
2. RLC电路：由电阻（R）、电感（L）和电容（C）组成的交流电路。
在RLC电路中，电阻消耗能量，电感储存能量，电容释放能量。
3. 谐振现象：当交流电路中的电感、电容和电阻满足一定条件时，电路的阻抗最小，电路中电流和电压达到最大值，这种现象称为谐振现象。
4. 谐振频率：电路谐振时的频率称为谐振频率。
对于RLC电路，谐振频率为f0=1/(2π√LC)。
三、实验仪器与设备1. 交流电源：提供交流电压信号。
2. 示波器：观察电压、电流等信号的波形。
3. 电阻箱：提供不同阻值的电阻。
4. 电感箱：提供不同电感的电感元件。
5. 电容箱：提供不同电容的电容元件。
6. 测量电表：测量电压、电流等参数。
四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验要求，连接电阻、电感、电容元件，构成RLC电路。
2. 谐振频率测量：调节电感、电容元件的参数，使电路达到谐振状态。
利用示波器观察电压、电流波形，记录谐振频率。
3. 阻抗测量：测量电路在不同频率下的阻抗值，分析阻抗随频率的变化规律。
4. 功率测量：测量电路在不同频率下的功率值，分析功率随频率的变化规律。
5. 相位测量：测量电路在不同频率下的电压、电流相位差，分析相位差随频率的变化规律。
6. 数据处理与分析：将实验数据整理成表格，分析交流电路的谐振特性及其影响因素。
五、实验结果与分析1. 谐振频率：实验测得的谐振频率与理论计算值基本一致，说明实验电路搭建正确。
2. 阻抗特性：随着频率的增加，阻抗先减小后增大，在谐振频率处达到最小值。
说明在谐振频率附近，电路的阻抗最小，电流和电压达到最大值。
实验 7-1 交流电路的频率特性仿真实验
实验7-1交流电路的频率特性仿真实验
一、实验目的
1．初步学习电路仿真软件的使用方法。
2．测量RLC 电路的谐振曲线。
3．加深理解RLC 电路品质因数的意义。
4．研究RC 电路的频率特性。
二、实验内容和步骤
(一)串联谐振电路
在RLC 串联电路中，当外加角频率为ω的正弦电
压U 时，当ωC 1ωL =时，电路发生串联谐振，谐振频率为LC 2π1
f 0=，此式即为产生串联谐振的条件。
串联谐振电路
1．通用串联谐振曲线的测定：依据实验要求，完成仿真，将结果保存并打印粘贴。
RLC 串联谐振曲线（R=105Ω）
RLC串联谐振曲线（R=205Ω）
2．电路的相频特性的测定：依据实验要求，完成仿真，将结果保存并打印粘贴。
相频特性曲线（R=105Ω）
相频特性曲线（R=205Ω）
(二)RC 串并联选频电路
当输入电压的频率RC
1ω＝ωo 时，电路中的输出电压达到最大，输出和输入电压同相，电路达
到了谐振状态，当频率高于或低于0f 以后，电路
的幅频特性快速衰减。
该电路具有很好的频率选择
性能。
RC 串并联选频电路
1．RC 串并联选频电路的测定：依据实验要求，完成仿真，将结果保存并打印粘贴。
RC 串并联电路的幅频特性
RC 串并联电路的相频特性。
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实验 1.4 R、L、C电路的频率特性
实验 1.4.1 硬件实验
1．实验目的
（1）熟悉信号发生器、示波器、交流毫伏表的使用。
（2）研究RLC 串联电路的谐振现象、特点及元件参数对电路频率特性的影响。
（3）了解RC 串并联电路的选频特性。
2．实验预习要求
（1）阅读附录，了解功率函数发生器、双通道交流毫伏表和双踪示波器的使用方法。
（2）能否用普通万用表测量本实验中各交流电压？为什么？
（3）掌握R、L、C 串联电路的频率特性。
在图1.4.1 中，若功率函数发生器输出电压U =2V，R =51Ω、C = 33nF、L = 9mH、线圈电阻r L = 0.7Ω（由于各实验板上电感线圈的电感、线圈电阻各不相等，这里取近似值），试计算电路的性能指标：
谐振频率f0 =____9.235k_____Hz
品质因数（需考虑r L）Q =_______10.1______
谐振时电感和电容电压U L0=U C0=______16.6______V
通频带f BW =____0.92k_____Hz
3．实验和设备
4
（1）R、L、C 串联电路频率特性的测量
按图 1.4.1 接线，R = 51Ω、C = 33nF 。
由函数发生器的“功率输出端”提供频率和幅度可调的正弦电压。
示波器通道 CH1 显示信号源电压 u 的波形，通道 CH2 显示电阻电压 u R 的波形（此处电流 i 与电阻电压 u R 同相位）。
把电路调到谐振状态，测量谐振频率 f o
测量谐振频率 f o 可以采用调节信号源频率，使电压 u 和 u R 同相的方法。
本实验用李沙育图形法（实验原理见本实验后附录）。
调节信号源频率等于本实验“预习要求（3）”中的估算值 f 0，信号源输出电压
U =2V ，用示波器观察 u 和 u R 波形的相位关系，微调信号源频率，使 u 和 u R 同相。
将示波器“扫描频率开关”（TIME/DIV ）旋钮选择“X -Y”工作方式，CH1 成为 X 轴通道。
谐振时示波器显示波形为一斜直线，此时信号源频率即为电路实际的谐振频率 f 0，电阻上电压 U R = U R0 为最大。
注意：a) 示波器 CH1、CH2 的“VOLTS/DIV”旋钮应选取相同档位 (可置于 1V)。
b) 由于除电感线圈有电阻外电容器也有功率损耗，所以谐振时电阻电压 U R0
的实际测量值小于理论计算值。
测量 RLC 串联电路的电流谐振曲线
根据表 1.4.1 给出的频率值，调节函数发生器的输出频率，用交流毫伏表测量每一频率上 U R 的数值，填入表 1.4.1 中。
在谐振状态下，加测 U L0、U C0，并记入表 1.4.1 中。
注：表 1.4.1 中 f 2 和 f 1 分别是通频带 f BW 的上、下限频率，应在测出 f 0 及相应 U R0
后，经计算获得 U f1、U f2 ( = 0.707U R0 )，再由 U f1、U f2 的值测出 f 1 和 f 2。
表 1.4.1
L （
r
L ）
功
率 输 出
函
数 发 生 器
示 波
器
CH2 CH1
黑
红
C
R
i
图 1.4.1 RLC 串联电路
u
u R
b) 测量电感和电容上的电压时，应根据估算值，选择交流毫伏表的合适量程。
调节电源频率，观察电源电压u 和电流i 的相位关系
此时示波器 TIME / DIV 旋钮应恢复为 X-T 方式。
定性画出u、u R（电流i 与电阻
电压u R 同相位）波形的相位关系，记录于表 1.4.2 中。
表 1.4.2
f < f 0 f = f0 f > f0
频率
f
电压
u、
u R 的
波形
相位
正（感性电路）0（阻性电路）负（容性电路）差
φu,i
取R=100Ω，电路其它参数不变，重复上述实验步骤，将测量值记入表 1.4.3
中。
表 1.4.3
取C=10nF，R=51Ω，电源电压保持 2V 不变，测量谐振时的f0、U R0、U L0、
U C0，将测量值记入表 1.4.4 中。
表
1.4.4
5. 总结要求
（1）将表 1.4.1 和表 1.4.3 测量数据的两条I ( f )曲线，用坐标纸画在同一坐标中。
并说明Q 值对谐振曲线的影响（计算Q 值时应考虑线圈电阻r L）。
（2）整理实验数据填入表 1.4.6 中，与理论值作比较。
（3）根据f0、Q、f BW 和谐振时U L0、U C0 等实验数据，说明元件参数对电路频率特性的影响。
（4）根据实验结果说明RC 串并联选频电路的作用。
（1）实际测量过程中计算得Q51=9.145,Q100=5.73,即R=51Ω时谐振电流更大，这说明一个电路的品质因数越大，谐振效果就越好，谐振电流也越大。
（品
质因数本身是用来描述电能在电容电感之间转换程度的无量纲物理量，品质因数
大说明电路无功功率与有功功率比值更大，谐振效果更好。
）
（2）表1.4.6如下
（3）因为谐振时的频率由电路的电阻电感和电容决定，所以增大电阻和电感，减小电容都会使谐振频率升高，另一方面，谐振频率又是通频带宽和品质因数的乘
积，即f bw和品质因数Q是反比的关系，这一点也可以从谐振的I（f）曲线看
出，因为品质因数提高后，I（f）曲线会更加集中在谐振f0处，且在f0处I值会变得很大，则在0.707I时对应的频率变化量就会变小，即fbw变小。