RLC串联谐振电路的研究
rlc串联谐振电路的研究实验报告
rlc串联谐振电路的研究实验报告实验目的：通过对rlc串联谐振电路的研究实验，探究在不同频率下电压、电流和相位的变化规律，加深对谐振电路的理解。
实验原理：rlc串联谐振电路是由电阻R、电感L和电容C串联而成的电路。
在谐振频率下，电感和电容的阻抗大小相等，电路中的电流和电压将达到最大值。
谐振频率的计算公式为f=1/(2π√(LC))。
在谐振频率下，电路中的电压和电流相位相同，电压和电流呈正弦关系。
实验仪器：1. 信号发生器。
2. 电压表。
3. 电流表。
4. 电阻箱。
5. 电感。
6. 电容。
实验步骤：1. 按照实验电路图连接好电路。
2. 调节信号发生器的频率，测量电路中的电压和电流。
3. 记录数据并绘制电压、电流随频率变化的曲线图。
4. 分析实验数据，得出结论。
实验结果：通过实验测量和数据处理，我们得到了以下实验结果：1. 当信号发生器的频率逐渐接近谐振频率时，电路中的电压呈现出明显的增大趋势，最后达到最大值。
2. 在谐振频率下，电路中的电流也达到最大值，且电压和电流的相位相同。
3. 在谐振频率上下，电路中的电压和电流均呈现出振荡变化，但相位差逐渐增大。
实验分析：根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 在rlc串联谐振电路中，当频率接近谐振频率时，电路中的电压和电流都会达到最大值。
2. 在谐振频率下，电路中的电压和电流相位相同，呈正弦关系。
3. 谐振电路的谐振频率与电感和电容的数值有关，频率与电感成反比，与电容成正比。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了rlc串联谐振电路的工作原理和特性。
在实验中，我们通过测量电路中的电压和电流随频率变化的规律，验证了谐振电路的谐振特性。
同时，我们也掌握了在实验中使用信号发生器、电压表、电流表等仪器的操作方法，提高了实验操作能力。
总之，本次实验为我们进一步学习电路谐振提供了宝贵的实践经验，也为我们今后的学习和科研工作打下了坚实的基础。
愿我们在今后的学习和实践中能够不断提高自己的实验能力，更好地应用所学知识。
RLC串联谐振电路的实验研究
RLC串联谐振电路的实验研究在含有电感L、电容C和电阻R的串联谐振电路中，需要研究在不同频率正弦激励下响应随频率变化的情况，即频率特性。
Multisim 1O仿真软件可以实现原理图的捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试等方面的应用，其数量众多的元件数据库、标准化仿真仪器、直观界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果都为众多的电子工程设计人员提供了一种可靠的分析方法，同时也缩短了产品的研发时间。
1 RLC串联的频率响应 RLC二阶电路的频率响应电路。
设输出电压取自电阻，则转移电压比为：由式(2)可知，当1-ω2LC=O时，|Au|达到最大值；当ω等于某一特定值ω0时，即：|Au|达到最大值为1，在ω=ω0时，输出电压等于输入电压，ω0称为带通电路的中心频率。
当|Au|下降为其最大值的70．7％时，两个频率分别为上半功率频率和下半功率频率，高于中心频率记为ω2，低于中心频率记为ω1，，频率差定义为通频带BW，即：衡量幅频特性是否陡峭，就看中心频率对通带的比值如何，这一比值称为品质因数，记为Q，即：，给出不同R值的相频特性曲线。
串联回路中的电阻R值越大，同曲线越平坦，通频带越宽，反之，通频带越窄。
RLC串联电路的输入阻抗Z为：式(6)中的实部是一常数，而虚部则为频率的函数。
在某一频率时(ω0)，电抗为零，阻抗的模为最小值，且为纯电阻。
在一定的输入电压作用下，电路中的电流最大，且电流与输入电压同相。
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实验7RLC串`并联谐振电路
6
3．确定通频带宽度△f、并计算Q值:
Q
f0 f
4．由公式: 计算Q值，并与上述两个Q值进 行比较。
表1 RLC串联电路
L =0.1H（ r0 = ） C = 0.5 μf R = 100 保持Vab=5伏
100 200 300
f (HZ) U( 伏 )
× 500 700 1000
Q 0L
谐振时: IL =
R
IC =
9
R2 (L CR 2 3CL2 )2
Z并
(CR)2 ( 2 LC 1)2
tg 1 L C(R 2 2 L2 )
R
谐振频率:
1 LC
(R)2 L
0
1
1 Q2
式中ω 为串联谐振的角频率
0
5
[实验内容与步骤]
1.测定串联电路的谐振曲线
（1）按图接好电路, 根据R、L和C的数据, 大致估计 电路谐振频率f 0 , 然后, 调节信号源的频率, 按表1进 行测试, 当R两端的电压降最大时, 处于谐振状态, 在 谐振频率附近可多测几次, 以能正确确定谐振频率。 按测试值作出谐振曲线。
f ( Hz) 700 800 900 950 x
1050 1100 1200 1300
U(R)
I
7
2.测定并联电路谐振曲线
只要找到主回路电流最小 时的对应频率, 就是改变信 号源频率, 测出Rs上的压降 最小时的频率, 即为并联电 路的谐振频率。
8
表2 RLC并联电路
R、L、C串联谐振电路研究
R + rL
如果ω<ω0 ，电路呈容性； ω >ω0 ，电路呈感 性。 谐振电路中，电感电压和电容电压与角频率的 关系为：
U L I L
LU i
1 2 R + L C
2
UC I
1
C
Ui
C
1 2 R + L C
2
2
2
其中，I0为谐振时的电流值，η=ω/ω0。 通用谐振曲线可通过实验方法获得，在保持函数发生器输出 电压恒定的状态下，改变函数发生器的输出频率，通过测量电阻 R上的电压，当电路谐振时，电阻R上的电压U0为最大值，此时 的频率即为电路的谐振频率。
电工电子实验教学中心
R、L、C串联谐振电路研究
I / I0 1
电工电子实验教学中心
R、L、C串联谐振电路研究
UL(ω)和UC(ω) 曲线如图所示
uC、uL
uC uL
0
0
图 RLC串联电路的UL(ω)和UC(ω) 曲线
电工电子实验教学中心
R、L、C串联谐振电路研究
品质因数Q
从理论上来说， 谐振时 L C ，电感上的电压UL与 电容上的电压UC数值相等，相位差为180º ；谐振时电感上 的电压（或电容上的电压）与电源电压之比称电路的品质 因数Q，即
• •
3、电路品质因数Q值的两种测量方法 一是根据公式
Q UL UO UC UO
R、L、C串联谐振电路研究
测定，UC与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压；另一方法 是通过测量谐振曲线的通频带宽度
f f 2 f1
再根据
Q fo f 2 f1
R、L、C串联谐振电路的研究
2、根据通频带的要求，计算Q值，并估算电路中应选 择的电阻大小。试测Bf,确定R的参数 Q= ω0 / (ω2- ω1) = f0 / (f2 - f1) ω0L = 1/ω0C = Q*R 如何测Bf？ 在L、C串联的电路中串入一个电阻，在输入电压不变的 情况下，用交流毫伏表测电阻两端的电压，电压最大时 的频率为谐振频率。改变频率时，测电压下降到最大时 的0.707倍时的两个频率ｆ1、ｆ2。 Bf = f2 –f1 对比调试，确定R值。
根据谐振时电路呈阻性及谐振时电路品质因数的计算方法加入一已知电阻r测ulc0ur0uifof2f1则电路总电阻ruiruro电路总电感lf0rf2f10电路总电容c102l电感内含电阻rlulc0rur0电路连接操作过程1选择不同lc组合串入电阻信号发生器输出不同频率的正弦信号电压不变测电阻两端输出电压查看电压最大时的频率谐振与设计频率对比选择最接近的一组lc
可见，当品质因数Ｑ远远大于１时，电容及电感上 的电压就会远远超过输入电压。
实验任务
根据谐振原理设计一个RLC串联电路 要求：使用实验台已有元件 1、中心频率为f0=5KHz ，通频带Bf=1KHz 。 2、根据实际测量结果调整参数。 3、测100Hz—25KHz的曲线，观察LC不同分
配对曲线的影响。
Q UL XLI XL 0L U RI R R
Q为品质因数，它反映的是RLC串联电路 的幅频特性的陡度。
改变角频率或频率时，振幅比随之变化，当振 幅比下降到0.707倍时的两个频率ω1、ω2（或 ｆ1、ｆ2）分别叫做下半功频率点和上半功频 率点。两者的差值称为网络的通频带BW（或 Bf ):
电感内含电阻 RL = ULC0*r /Ur0
电路连接
操作过程
RLC电路谐振特性的研究
谐振频率。
0
• 电路的幅频曲线图，如图所示。
串联谐振电路的品质因素Q
L Q
(R r)2C
U L U C QU
•
Q称为品质因数。
• Q值的第一个意义：电压谐振时，纯电感 和理想电容器两端电压均为信号源电压 的Q倍。
• 当Q>>1时，UL和UC都远大于信号源输出 电压，这种现象称为RLC串联电路的电 压谐振。
• Q值的第二个意义：它标志曲线的尖锐程 度，即电路对频率的选择性。
Q 0 f0 2 1 f2 f1
• 显然越小，曲线就越尖锐
• 通常称
f
f2
f1
f0 Q
为通频带宽度。
通频带宽度的测量
f
f2
f1
f0 Q
Z( j )
R
j(L 1 ) C
R j(XL XC )
R jX
Z
当电路中电抗：
X (0 )
0L
1
0C
0
电路发生了串联谐振。
0
1 LC
称为串联谐振角频率（固 有频率只与LC有关）
• 此时，电路中的阻抗最小，电路中的电
流最大，电阻上的压降也达到最大。我
们称此时电路谐振。对应的频率f 称为
实验目的：
• 1.研究和测量RLC串联电路的幅频特性。 • 2.掌握幅频特性的测量方法；
3.进一步理解回路Q值的物理意义
仪器和用具：
交流毫伏表、 交流电阻箱，电感箱、 音频信号发生、 十进制电容箱、 频率计、示波器等。
实验原理
一, RLC串联谐振
R
L
+
•
US
+ • UR
+
rlc串联谐振电路的研究
RLC串联谐振电路是由电感（L）、电阻（R）和电容（C）依次串联组成的电路。
它在特定频率下能够表现出谐振现象，即电路对该频率的信号具有最大的响应。
研究RLC串联谐振电路通常涉及以下几个方面：
谐振频率的计算：研究RLC串联谐振电路的第一步是计算谐振频率，即电路对输入信号具有最大响应的频率。
谐振频率可通过以下公式计算：
ω = 1 / √(LC)
其中，ω为谐振角频率，L为电感值，C为电容值。
响应特性的分析：研究RLC串联谐振电路的响应特性，包括幅频特性和相频特性。
幅频特性是指在不同频率下，电路的幅度响应；相频特性是指在不同频率下，电路输出信号的相位与输入信号的相位之间的关系。
阻尼特性的研究：RLC串联谐振电路的阻尼特性对谐振现象的影响较大。
可以研究电路中的阻尼系数，根据阻尼系数的大小将电路分为三种情况：欠阻尼、临界阻尼和过阻尼。
瞬态响应的分析：研究RLC串联谐振电路的瞬态响应，即在输入信号发生变化时电路的响应过程。
可以通过分析电路的自然响应和强迫响应，了解电路的动态特性。
参数调节和优化：可以通过改变电感、电阻和电容的数值来调节和优化RLC串联谐振电路的性能。
通过合理选择电路元件的数值，可以实现在特定频率下的最大响应、频率选择性和增益控制等特性。
研究RLC串联谐振电路还可以应用于各种工程和科学领域，如通信系统、滤波器设计、无线电频率选择器等。
在具体研究中，可以使用数学建模、电路仿真和实验验证等方法，深入探究电路的行为和性能。
rlc串联谐振的谐振频率(3篇)
第1篇一、RLC串联谐振电路的基本原理RLC串联谐振电路由电阻R、电感L和电容C三个元件组成。
当电路中电压或电流的频率发生变化时，电路的阻抗Z也会随之变化。
当电路的阻抗Z达到最小值时，电路处于谐振状态，此时的频率称为谐振频率。
二、谐振频率的计算1. 谐振频率的定义谐振频率是指RLC串联电路在谐振状态下，电路的阻抗Z达到最小值时的频率。
在谐振状态下，电路的电流I与电压U之间的相位差为0，即电流和电压同相位。
2. 谐振频率的计算公式RLC串联电路的谐振频率可以通过以下公式计算：\[ f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} \]其中，\( f_0 \)表示谐振频率，L表示电感，C表示电容。
三、谐振频率的影响因素1. 电感L和电容C谐振频率与电感L和电容C的乘积成反比。
当电感L或电容C增大时，谐振频率会减小；反之，当电感L或电容C减小时，谐振频率会增大。
2. 电阻R电阻R对谐振频率没有直接影响，但会影响电路的品质因数Q。
品质因数Q定义为：\[ Q = \frac{f_0}{\Delta f} \]其中，\( \Delta f \)表示谐振曲线的带宽。
当电阻R增大时，品质因数Q减小，电路的带宽增大，谐振频率基本不变。
四、谐振频率在实际应用中的重要性1. 选择合适的谐振频率在实际应用中，选择合适的谐振频率可以提高电路的性能。
例如，在无线通信、信号传输等领域，通过选择合适的谐振频率，可以减小信号损耗，提高传输效率。
2. 提高电路的稳定性在电路设计和分析过程中，通过调整电感L和电容C的值，可以使电路在特定的频率下达到谐振状态，从而提高电路的稳定性。
3. 优化电路性能通过调整谐振频率，可以优化电路的性能。
例如，在滤波器设计中，通过选择合适的谐振频率，可以实现对特定频率信号的滤波。
五、总结RLC串联谐振电路的谐振频率是电路设计和分析中的一个重要参数。
通过掌握谐振频率的计算方法、影响因素以及在实际应用中的重要性，有助于我们更好地进行电路设计和优化。
rlc串联谐振电路的研究实验结论
rlc串联谐振电路的研究实验结论以rlc串联谐振电路的研究实验结论为标题，写一篇文章研究实验结论：rlc串联谐振电路是一种能够在特定频率下实现电压最大化的电路。
通过对该电路进行实验研究，我们得出以下结论：1. 谐振频率的确定：在实验中，我们通过改变电容器的电容值和电感器的电感值，观察到当电容和电感的值满足一定关系时，电路会在特定频率下发生谐振现象。
通过实验数据的分析，我们可以计算得到谐振频率的数值，从而确定谐振频率的计算公式。
2. 电压的最大化：在谐振频率下，串联谐振电路的电压会达到最大值。
这是因为在该频率下，电感和电容的阻抗大小相等且相互抵消，使电路的总阻抗最小化。
因此，电压信号能够充分通过电路而不受阻碍，导致电压最大化。
3. 相位差的变化：在实验中，我们还观察到串联谐振电路中电压与电流之间存在相位差。
在低于谐振频率时，电流超前于电压；而在高于谐振频率时，电压超前于电流。
这是由于电感和电容的阻抗特性导致的。
在谐振频率时，相位差为零，电流与电压同相。
4. 能量损耗的存在：在实验中，我们发现串联谐振电路存在能量损耗的现象。
这是由于电阻的存在导致的，电阻会消耗电路中的能量并产生热量。
因此，在实际应用中，我们需要考虑电路中的能量损耗问题，以避免电路的过热或其他损坏情况的发生。
通过对rlc串联谐振电路的研究实验，我们得出了谐振频率的确定、电压最大化、相位差的变化以及能量损耗的存在等结论。
这些结论对于我们理解和应用谐振电路具有重要意义，也为进一步研究和应用提供了基础。
因此，在电路设计和工程实践中，我们可以根据这些结论来优化电路设计，提高电路的性能和效率。
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。
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令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当
I的读数为最大时，读得频率表上的频率值即为电路的谐振频率 f0 ，并测
量UC与UL之值（注意及时更换毫伏表的量限）。 3、在谐振点两侧，按频率递增或递减500HZ或1KHZ，依次各取8个测量点， 逐点测出U0，UL，UC之值，记入数据表格(一)。 表(一)
路的品质因数。
3、电路品质因数Q值的两种测量方法
一是根据公式
Q UL UC UO UO
测定，UC与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压；另一方法 是通过测量谐振曲线的通频带宽度
再根据
f f2 f1
Q fo f2 f1
求出Q值，式中 f为0 谐振频率， f和2
f是1 失谐时，幅度下降到为最
图5.1 RLC串联电路
图5.2 谐振曲线2、在，f源自f021 LC
处（X L
X
）
C
即幅频特性曲线尖
峰所在的频率点，该频率称为谐振频率，此时电路呈纯阻性， 电路阻抗的模为最小，在输入电压Ui为定值时，电路中的电 流达到最大值，且与输入电压Ui同相位，从理论上讲，
此时，Ui U R UO ， U L UC QU i，式中的Q称为电
实验五
RLC串联谐振电路的研究
一、实验目的
1、学习用实验方法绘制R、L、C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 握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其 测定方法。
二、实验原理与说明
1、在图5.1所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变 时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。取电 阻R上的电压U0作为响应，当输入电压Ui维持不变时，在不同信号频 率的激励下，测出U0之值，然后以f为横坐标，以U0/Ui为纵坐标，绘 出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称谐振曲线，如图5.2所示。
大值的
1 ( 0.707 ) 倍时的上、下频率点。
2
Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越 好，在恒压源供电时，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。
图5.3 监视、测量电路
三、实验任务与步骤
1、按图5.3组成监视、测量电路，用交流毫伏表测取样电流，用示波器监 视信号源输出，令其输出电压Ui≤3V，并保持不变。
2、在测量UL与UC数值前，应将毫伏表的量限2大 约十倍，而且在测量UL与UC时毫伏表的“+”端 接C与L的公共点，其接地端分别触及L和C的近地 端N2和N1。
五、预习思考题
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。
2、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？
六、实验报告
1、根据测量数据，绘出不同Q值时三条幅频特性曲线UO=f（f）， UL=f（f），UC=f（f）。
2、计算出通频带与Q值，说明不同R值时对电路通频带与品质因数 的影响。
3、对两种不同的测Q值的方法进行比较，分析误差原因。 4、谐振时，比较输出电压UO与输入电压Ui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。 6、心得、体会及其他。
f（KHZ）
UO（V） UL（V）
UC（V）
Ui=3V，R=680Ω，fo=
，Q=
，f2-f1=
4、改变电阻值，重复步骤2、3的测量过程。
表(二)
f（KHZ） UO（V） UC（V） UL（V）
Ui=3V，R=500Ω，fo=
，Q=
，f2-f1=
四、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，在变换频率测试前，应调整信号输出幅 度（用示波器监视输出幅度），是其维持在3V输 出。
七、实验仪器与器材
通用电学实验台
1台
双踪示波器
1台
交流毫伏表
1台
电阻器
3只
电容器
1只
电感器
1只