RLC串聯(lián)諧振電路在電氣工程實(shí)驗(yàn)中是一個(gè)比較困難的實(shí)驗(yàn)。諧振是通過使用固定的RLC值調(diào)整電源頻率來實(shí)現(xiàn)的。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

       1、熟悉串聯(lián)諧振電路的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，掌握確定諧振點(diǎn)的的實(shí)驗(yàn)方法。

       2、掌握電路品質(zhì)因數(shù)（電路Q值）的物理意義及其測(cè)定方法。

       3、理解電源頻率變化對(duì)電路響應(yīng)的影響。學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)試幅頻特性曲線。

實(shí)驗(yàn)任務(wù)

（一）基本實(shí)驗(yàn)

       設(shè)計(jì)一個(gè)諧振頻率大約9kHz、品質(zhì)因數(shù)Q分別約為9和2的RLC串聯(lián)諧振電路(其中L為30mH)。要求：

       1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笏愠鲭娐返膮?shù)、畫出電路圖。

       2、完成Q1約為9、Q2約為2的電路的電流諧振曲線I=f(f)的測(cè)試，分別記錄諧振點(diǎn)兩邊各四至五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(包括諧振頻率f0、下限頻率f1、上限頻率f2的測(cè)試)，計(jì)算通頻帶寬度BW。畫出諧振曲線。用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明諧振時(shí)電容兩端電壓UC與電源電壓US之間的關(guān)系，根據(jù)諧振曲線說明品質(zhì)因數(shù)Q的物理意義以及對(duì)曲線的影響。

（二）擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)

       根據(jù)上述任務(wù)，利用諧振時(shí)電路中電流i與電源電壓uS同相的特點(diǎn)，用示波器測(cè)試的方法，找出諧振點(diǎn)，畫出輸入電壓uS與輸出響應(yīng)uR的波形，測(cè)量諧振時(shí)電路的相關(guān)參數(shù)，并判斷此時(shí)電路的性質(zhì)（阻性、感性、容性）

實(shí)驗(yàn)設(shè)備

       1、信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)

       2、RLC串聯(lián)諧振電路板 一套

       3、交流毫伏表 一臺(tái)

       4、示波器 一只

       5、細(xì)導(dǎo)線 若干

實(shí)驗(yàn)原理

       1、RLC串聯(lián)電路。在上圖所示的電路中，當(dāng)正弦交流信號(hào)源uS的頻率 f改變時(shí)，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。對(duì)于RLC串聯(lián)諧振電路，電路的復(fù)阻抗Z=R+j[ωL-1/(ωC)] 。

       2、串聯(lián)諧振。諧振現(xiàn)象是正弦穩(wěn)態(tài)電路的一種特定的工作狀態(tài)。當(dāng)電抗X=ωL-1/(ωC)=0，電路中電流i與電源電壓uS同相時(shí)，發(fā)生串聯(lián)諧振，這時(shí)的頻率為串聯(lián)諧振頻率f0，其大小為1/（2π√LC）。串聯(lián)諧振時(shí)有以下特點(diǎn)：

       (1) 電抗X=0，電路中電流i與電源電壓uS同相。

       (2) 阻抗模達(dá)到小，即Z=R，電路中電流有效值I達(dá)到大為I0 。

       (3) 電容電壓與電感電壓的模值相等。電容與電感既不從電源吸收有功功率，也不吸收無功功率，而是在它們內(nèi)部進(jìn)行能量交換，此時(shí)US=UR。

       (4) 諧振時(shí)電容或電感上的電壓與電源電壓之比為品質(zhì)因數(shù)[Q=UC/US= UL/US=1/(ω0RC) ]。電阻R與品質(zhì)因數(shù)Q成反比，電阻R大小影響Q。

       3、頻率特性。頻率特性就是幅頻特性和相頻特性統(tǒng)稱。取電阻R上的電壓uR作為響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓uS的幅值維持不變時(shí)，

       (1) 幅頻特性：輸出電壓有效值UR與輸入電壓有效值US的比值（UR/US）是角函數(shù)或頻率的函數(shù)。

       (2) 相頻特性：輸出電壓uR與輸入電壓uS之間的相位差是角函數(shù)或頻率的函數(shù)。

       (3) 諧振曲線：串聯(lián)諧振電路中電流的諧振曲線就是電路中電流I=UR/R隨頻率變動(dòng)的曲線。（以UR/US為縱坐標(biāo)，因US不變，相當(dāng)于以UR為縱坐標(biāo)，故也可以直接以UR/R為縱坐標(biāo)，畫出電流的諧振曲線如圖4-8-2所示）。

       (4) 上、下限頻率：當(dāng)UR/US=0.707，即UR=0.707US，輸出電壓UR與輸入電壓有效值US的比值下降到大值的0.707倍時(shí)，所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率分別為下限頻率f1和上限頻率f2，上、下限頻率之差定義為通頻帶BW=f2-f1。通頻帶的寬窄與電阻有關(guān)。

       工程上常用通頻帶BW來比較和評(píng)價(jià)電路的選擇性。通頻帶BW與品質(zhì)因數(shù)Q值成反比，Q值越大，BW越窄，諧振曲線越尖銳，電路選擇性越好。

       在電力工程中，一般應(yīng)避免發(fā)生諧振，如由于過電壓，可能擊穿電容器和電感線圈的絕緣。在電信工程中則相反，常利用串聯(lián)諧振來獲得較高的信號(hào)，如收音機(jī)收聽某個(gè)電臺(tái)。

       4、實(shí)驗(yàn)室測(cè)量諧振點(diǎn)的方法。實(shí)驗(yàn)室中容易實(shí)現(xiàn)的諧振方法是通過保持交流電源電壓值不變，只改變它的頻率，用高頻電壓表監(jiān)測(cè)串聯(lián)電路中電阻兩端的電壓達(dá)到大值(即電路中電流達(dá)到大值)的方法來確定諧振點(diǎn)，此時(shí)的頻率即為串聯(lián)諧振頻率f0。

       5、電路品質(zhì)因數(shù)Q值的兩種測(cè)量方法：

       方法一：根據(jù)諧振時(shí)公式Q=UC/US=UL/US測(cè)定；

       方法二：通過測(cè)量諧振曲線的通頻帶寬度BW=f2-f1，再根據(jù)Q=f0/( f2- f1)求出Q值。