实验报告
课程名称：电工电子技术试验
实验六：R—L—C 元件阻抗特性谐振电路
班级：02（周四）
学生姓名：
学号：20181060261
专业：电子信息工程
指导教师：
学期：20192020学年春季学期
**学信息学院
实验六R—L—C元件阻抗特性谐振电路
．实验目
1．通实验进步理解RLC阻抗特性练信号发生器示波器
2．解谐振现象加深谐振电路特性认识
3．研究电路参数串联谐振电路特性影响
4．理解谐振电路选频特性应
5．掌握测试通谐振曲线方法
二．实验原理说明
1．正弦交流电路中电感感抗XLωL2πfL空心电感线圈电感定频率范围认线性电感电阻值r较r< 1 2πfC
电源频率变化时感抗XL容抗Xc频率f函数称频率特性（阻抗特性）典型电感元件电容元件阻抗特性图61
f
f
XL XC
0 0
(a) 电感阻抗特性 (b) 电容阻抗特性图61
信 号 发 生 器
+
U&C
R0
1Ω
C
−
信号发生器
R0 −
+
U
L
&
L
1Ω
U0 U0
(a) 测量电感阻抗特性电路 (b) 测量电容阻抗特性电路图62
2．测量电感感抗电容容抗测量电感电容两端电压效值流电流效值感抗XLULIL容抗XcUc Ic
电源频率较高时普通交流电流表测量电流会产生误差电子毫伏表进行间接测量出电流值图62电感电容电路中串入阻值较准确取样电阻R0先毫伏表测量取样电阻两端电压值换算成电流值果取样电阻取1Ω毫伏表读数电流值样电阻次实验中电路影响忽略
I
C
3．图63示RLC 串联电路中外加角频率ω正弦
U&
电压U&时电路中电流 L
r
I&
U&
wC
R＇ + j(wL 1)
R
式中R＇R+rr线圈电阻ωL1ωC时电路发生串
1
联谐振谐振频率：f0 式产生串联谐振
图123 RLC串联电路
2p LC
条件见改变LC电源频率f实现谐振次实验通改变外加电压频率电路达谐振
串联谐振特征：
（1）谐振时电路阻抗纯电阻性
wC
0
Z R＇ + j(wL 1)
w w0
R＇
时谐振电流I&电压U&相位I0UR＇值次实验种特征找谐振点
（2）谐振时ULUC电路品质数Q
Q UL
U
UC
U
w L
0
R＇
1
L C
0
w CR＇ R＇
RLC串联电路中电流外加电压角频率ω间关系称电流幅频特性
R ＇2 + (wL 1)2
wC
I(w ) U
便较式中电流频率均相值II0 ff0 表示
1+ Q2(f
f0 f
f0)2
I 1
I0
图64II0ff0关系曲线称通串联谐振曲线见谐振时电流I0Q值关频率Q值越电流越串联谐振曲线形状越尖说明选择性越
2
曲线中II01 时应频率f2（限频率）f1（限频率）间宽度通频带Δf
Δff2－f1图64 见Q 值越通频带越窄电路选择性越电路阻抗角φ频率关系称相频特性特性曲线图65示
rcta
三．
1．
实验设备
名称信号发生器
数量
1台
型号学校备
2．
示波器
1台
学校备
3．
晶体毫伏表
1台
学校备
4．
万表
1台
学校备
5．
电阻
4
1Ω*1100Ω*1
510Ω*12kΩ*1
6．
电感
1
10mH*1
7．
电容
2
1µF*12200pF*1
8．
桥形跨连线连接导线
干
P81 50148
9．
实验9 孔方板
1块
297mm×300mm
四．实验步骤
1．测量电阻阻抗特性
图66连线表61示数调节交流信号源输出电压频率（低高）分测量URIR值记入表61中注意次改变电源频率时应调节信号发生器输出电压保持2V测量电流时应正确选择量程
信 号 发 生 器
I
R
R0 1Ω
R(Ω)
100Ω UR
频率f(KHz)
02
05
10
20
50
80
10
12
UR(V)
133
133
133
133
133
133
133
133
IR(mA)
133
133
133
133
133
133
133
133
R(Ω)
100
100
100
100
100
100
100
100
表61
根表61中实验数面坐标面绘制RF(f)阻抗特性曲线
2．测量电感元件阻抗特性
图62(a)接线调节信号发生器输出电压2V选取L10mHR0取1Ω表62示数改变信号发生器输出频率分测量ULU0值记入表62中注意次改变电源频率时应调节信号发生器输出电压保持变然根ILU0R0XLULIL两式计算结果填入表62 中
表62测量电感元件阻抗特性实验数
频率f(KHz)
02
05
10
20
50
80
10
12
UL(V)
0665
0992
142
177
1947
1976
1984
1987
U0(V)
0243
0227
0189
0129
0064
0046
00398
0036
IL(mA)
243
227
189
129
64
46
398
36
XL(Ω)
274
437
751
1372
3042
4296
4985
5519
根表62中实验数面坐标面XLF(f)阻抗特性曲线
XL(Ω)
Xc(Ω)
0 f(KHz) 0 f(KHz)
绘制电感阻抗特性曲线 绘制电容阻抗特性曲线
3．测量电容阻抗特性
图62(b)接线调节信号发生器输出电压2V选取C1µFR0变取1Ω表63 示数改变信号发生器输出频率分测量UCU0值记入表63中相应调节信号源输出电压保持2V根IC U0 R0XCUC IC 两式计算结果填入表63中
表63测量电容元件阻抗特性实验数
频率f(KHz)
02
05
10
20
50
80
10
12
UC(V)
2010
1988
1917
1645
1092
0736
0612
0517
U0(V)
00244
0064
0115
0188
0289
0304
0314
0317
IC(mA)
244
64
115
188
289
304
314
317
XC(Ω)
8238
3107
1667
875
378
242
195
163
根表63中实验数面坐标面XCF(f)阻抗特性曲线
4．寻找谐振频率验证谐振电路特点
图67接线R取510ΩL取10mHC取2200pF信号发生器输出电压保持1V毫伏表测量电阻R电压URRIR定时URI成正电路谐振视电流I电阻电压UR细心调节输出电压频率UR电路达谐振（调节前先计算谐振频率作参考）测量电路中电压URULUC读取谐振频率f0记入表64中时记元件参数RLC实际数值
表64
R510Ω
L10mH
C2200pf
UR0772V
UL0984V
UC1329V
f0339kHz
I0 URR151mA
Q418
5．测定谐振曲线
实验线路图67信号发生器输出电压调2V谐振频率两侧调节输出电压频率（次改变频率均应重新调整输出电压2V）分测量频率点UR值记录表65中（谐振电附测组数）图67实验电路中电阻R 更换2kΩ重复述测量程记录表66中
表65 U 2 (V)
R510 (Ω ) L10 (mH ) C2200 (pF ) Q
f(kHz)
2793
2893
2993
3093
3193
3293
f03393
3493
3593
3693
3793
3893
3993
UR(V)
0887
0985
1089
1200
1320
1438
1537
1594
1592
1533
1434
1316
1196
I(mA)
174
193
214
235
259
282
IR301
313
312
301
281
258
235
I I0
056
062
068
075
083
090
096
100
099
096
090
082
075
f f0
080
083
086
089
091
094
097
100
103
106
109
111
114
表66 U 2 (V)
R2 (KΩ) L 10(mH ) C2200 (pF ) Q
f(KHz )
2793
2893
2993
3093
3193
3293
f0339
3493
35930
3693
3793
3893
3993
UR(V )
1743
1773
1785
1791
1800
1820
1849
1880
1905
1914
1902
1873
1832
I(mA)
0872
0887
0893
0896
09
0910
0925
0940
0953
0957
0951
0937
0916
I I0
0911
0927
0933
0936
0940
0951
0967
0982
0999
10
0994
0979
0957
f f0
078
081
083
086
089
092
094
097
100
103
106
108
111
6．示波器观测RLC串联谐振电路中电流电压相位关系
图68接线R取510Ω电路中A 点电位送入双踪示波器YA通道显示出电路中总电压u波形B点电位送入双踪示波器YB通道显示出电阻R波形波形电路中电流i波形相似直接作电流i波形示波器信号发生器接端必须连接起信号发生器输出频率取谐振频率f0输出电压取2V调节示波器屏幕获23 波形电流i电压u波形描绘f0左右取频率点信号发生器输出电压保持2V观察描绘iu 波形
信 号 发 生 器
A
+
L
u
− uR+
C
−
R
B
图68 观测电流电压间相位差实验线路图
调节信号发生器输出频率f0左右缓慢变化观察示波器屏幕iu波形相位幅度变化分析变化原
iu波形图：
i
t
ff0： u i
2020V
0
i
t
f
20337V
0
i
t
f>f0： u i
1982V
0
五．注意事项
1．谐振曲线测定电源电压保持变条件进行信号发生器改变频率时应输出电压时调整保持2V
2．谐振曲线顶点绘制精确谐振频率附选组测量数
六．分析讨
1．根表62表63 实验数计算LC值结果标称值否致什？
答：①XL2πfL根实验数计算XL分：
频率（KHz)
02
05
10
20
50
80
100
120
2512
2512
628
1256
2512
628
10048
1256
15072
②XC12πfC根实验数计算CL分：
频率（KHz）
02
05
10
20
50
80
100
120
XC
7962
3184
1592
796
3184
199
1592
1327
标称值相等测量仪器读数均存误差误差允许范围计算值标称值似相等
2．根表65表66 实验数II0坐标ff0横坐标绘制两条Q 值串联谐振曲线加分析
答：图：
ff01时II0达值II0
3．实验数现象说明RLC串联谐振特征
答：电阻电感电容两端电压电路频率关频率达定值时候电路呈现纯电阻状态时电阻两端电压达值电感电容两端电压相等方相反电源电压Q倍保持CL值变电阻R越Q值越
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实验报告
课程名称：电工电子技术试验
实验六：R—L—C 元件阻抗特性谐振电路
班级：02（周四）
学生姓名：
学号：20181060261
专业：电子信息工程
指导教师：
学期：20192020学年春季学期
**学信息学院
实验六R—L—C元件阻抗特性谐振电路
．实验目
1．通实验进步理解RLC阻抗特性练信号发生器示波器
2．解谐振现象加深谐振电路特性认识
3．研究电路参数串联谐振电路特性影响
4．理解谐振电路选频特性应
5．掌握测试通谐振曲线方法
二．实验原理说明
1．正弦交流电路中电感感抗XLωL2πfL空心电感线圈电感定频率范围认线性电感电阻值r较r<
电源频率变化时感抗XL容抗Xc频率f函数称频率特性（阻抗特性）典型电感元件电容元件阻抗特性图61
f
f
XL XC
0 0
(a) 电感阻抗特性 (b) 电容阻抗特性图61
信 号 发 生 器
+
U&C
R0
1Ω
C
−
信号发生器
R0 −
+
U
L
&
L
1Ω
U0 U0
(a) 测量电感阻抗特性电路 (b) 测量电容阻抗特性电路图62
2．测量电感感抗电容容抗测量电感电容两端电压效值流电流效值感抗XLULIL容抗XcUc Ic
电源频率较高时普通交流电流表测量电流会产生误差电子毫伏表进行间接测量出电流值图62电感电容电路中串入阻值较准确取样电阻R0先毫伏表测量取样电阻两端电压值换算成电流值果取样电阻取1Ω毫伏表读数电流值样电阻次实验中电路影响忽略
I
C
3．图63示RLC 串联电路中外加角频率ω正弦
U&
电压U&时电路中电流 L
r
I&
U&
wC
R＇ + j(wL 1)
R
式中R＇R+rr线圈电阻ωL1ωC时电路发生串
1
联谐振谐振频率：f0 式产生串联谐振
图123 RLC串联电路
2p LC
条件见改变LC电源频率f实现谐振次实验通改变外加电压频率电路达谐振
串联谐振特征：
（1）谐振时电路阻抗纯电阻性
wC
0
Z R＇ + j(wL 1)
w w0
R＇
时谐振电流I&电压U&相位I0UR＇值次实验种特征找谐振点
（2）谐振时ULUC电路品质数Q
Q UL
U
UC
U
w L
0
R＇
1
L C
0
w CR＇ R＇
RLC串联电路中电流外加电压角频率ω间关系称电流幅频特性
R ＇2 + (wL 1)2
wC
I(w ) U
便较式中电流频率均相值II0 ff0 表示
1+ Q2(f
f0 f
f0)2
I 1
I0
图64II0ff0关系曲线称通串联谐振曲线见谐振时电流I0Q值关频率Q值越电流越串联谐振曲线形状越尖说明选择性越
2
曲线中II01 时应频率f2（限频率）f1（限频率）间宽度通频带Δf
Δff2－f1图64 见Q 值越通频带越窄电路选择性越电路阻抗角φ频率关系称相频特性特性曲线图65示
rcta
三．
1．
实验设备
名称信号发生器
数量
1台
型号学校备
2．
示波器
1台
学校备
3．
晶体毫伏表
1台
学校备
4．
万表
1台
学校备
5．
电阻
4
1Ω*1100Ω*1
510Ω*12kΩ*1
6．
电感
1
10mH*1
7．
电容
2
1µF*12200pF*1
8．
桥形跨连线连接导线
干
P81 50148
9．
实验9 孔方板
1块
297mm×300mm
四．实验步骤
1．测量电阻阻抗特性
图66连线表61示数调节交流信号源输出电压频率（低高）分测量URIR值记入表61中注意次改变电源频率时应调节信号发生器输出电压保持2V测量电流时应正确选择量程
信 号 发 生 器
I
R
R0 1Ω
R(Ω)
100Ω UR
频率f(KHz)
02
05
10
20
50
80
10
12
UR(V)
133
133
133
133
133
133
133
133
IR(mA)
133
133
133
133
133
133
133
133
R(Ω)
100
100
100
100
100
100
100
100
表61
根表61中实验数面坐标面绘制RF(f)阻抗特性曲线
2．测量电感元件阻抗特性
图62(a)接线调节信号发生器输出电压2V选取L10mHR0取1Ω表62示数改变信号发生器输出频率分测量ULU0值记入表62中注意次改变电源频率时应调节信号发生器输出电压保持变然根ILU0R0XLULIL两式计算结果填入表62 中
表62测量电感元件阻抗特性实验数
频率f(KHz)
02
05
10
20
50
80
10
12
UL(V)
0665
0992
142
177
1947
1976
1984
1987
U0(V)
0243
0227
0189
0129
0064
0046
00398
0036
IL(mA)
243
227
189
129
64
46
398
36
XL(Ω)
274
437
751
1372
3042
4296
4985
5519
根表62中实验数面坐标面XLF(f)阻抗特性曲线
XL(Ω)
Xc(Ω)
0 f(KHz) 0 f(KHz)
绘制电感阻抗特性曲线 绘制电容阻抗特性曲线
3．测量电容阻抗特性
图62(b)接线调节信号发生器输出电压2V选取C1µFR0变取1Ω表63 示数改变信号发生器输出频率分测量UCU0值记入表63中相应调节信号源输出电压保持2V根IC U0 R0XCUC IC 两式计算结果填入表63中
表63测量电容元件阻抗特性实验数
频率f(KHz)
02
05
10
20
50
80
10
12
UC(V)
2010
1988
1917
1645
1092
0736
0612
0517
U0(V)
00244
0064
0115
0188
0289
0304
0314
0317
IC(mA)
244
64
115
188
289
304
314
317
XC(Ω)
8238
3107
1667
875
378
242
195
163
根表63中实验数面坐标面XCF(f)阻抗特性曲线
4．寻找谐振频率验证谐振电路特点
图67接线R取510ΩL取10mHC取2200pF信号发生器输出电压保持1V毫伏表测量电阻R电压URRIR定时URI成正电路谐振视电流I电阻电压UR细心调节输出电压频率UR电路达谐振（调节前先计算谐振频率作参考）测量电路中电压URULUC读取谐振频率f0记入表64中时记元件参数RLC实际数值
表64
R510Ω
L10mH
C2200pf
UR0772V
UL0984V
UC1329V
f0339kHz
I0 URR151mA
Q418
5．测定谐振曲线
实验线路图67信号发生器输出电压调2V谐振频率两侧调节输出电压频率（次改变频率均应重新调整输出电压2V）分测量频率点UR值记录表65中（谐振电附测组数）图67实验电路中电阻R 更换2kΩ重复述测量程记录表66中
表65 U 2 (V)
R510 (Ω ) L10 (mH ) C2200 (pF ) Q
f(kHz)
2793
2893
2993
3093
3193
3293
f03393
3493
3593
3693
3793
3893
3993
UR(V)
0887
0985
1089
1200
1320
1438
1537
1594
1592
1533
1434
1316
1196
I(mA)
174
193
214
235
259
282
IR301
313
312
301
281
258
235
I I0
056
062
068
075
083
090
096
100
099
096
090
082
075
f f0
080
083
086
089
091
094
097
100
103
106
109
111
114
表66 U 2 (V)
R2 (KΩ) L 10(mH ) C2200 (pF ) Q
f(KHz )
2793
2893
2993
3093
3193
3293
f0339
3493
35930
3693
3793
3893
3993
UR(V )
1743
1773
1785
1791
1800
1820
1849
1880
1905
1914
1902
1873
1832
I(mA)
0872
0887
0893
0896
09
0910
0925
0940
0953
0957
0951
0937
0916
I I0
0911
0927
0933
0936
0940
0951
0967
0982
0999
10
0994
0979
0957
f f0
078
081
083
086
089
092
094
097
100
103
106
108
111
6．示波器观测RLC串联谐振电路中电流电压相位关系
图68接线R取510Ω电路中A 点电位送入双踪示波器YA通道显示出电路中总电压u波形B点电位送入双踪示波器YB通道显示出电阻R波形波形电路中电流i波形相似直接作电流i波形示波器信号发生器接端必须连接起信号发生器输出频率取谐振频率f0输出电压取2V调节示波器屏幕获23 波形电流i电压u波形描绘f0左右取频率点信号发生器输出电压保持2V观察描绘iu 波形
信 号 发 生 器
A
+
L
u
− uR+
C
−
R
B
图68 观测电流电压间相位差实验线路图
调节信号发生器输出频率f0左右缓慢变化观察示波器屏幕iu波形相位幅度变化分析变化原
iu波形图：
i
t
ff0： u i
2020V
0
i
t
f
20337V
0
i
t
f>f0： u i
1982V
0
五．注意事项
1．谐振曲线测定电源电压保持变条件进行信号发生器改变频率时应输出电压时调整保持2V
2．谐振曲线顶点绘制精确谐振频率附选组测量数
六．分析讨
1．根表62表63 实验数计算LC值结果标称值否致什？
答：①XL2πfL根实验数计算XL分：
频率（KHz)
02
05
10
20
50
80
100
120
2512
2512
628
1256
2512
628
10048
1256
15072
②XC12πfC根实验数计算CL分：
频率（KHz）
02
05
10
20
50
80
100
120
XC
7962
3184
1592
796
3184
199
1592
1327
标称值相等测量仪器读数均存误差误差允许范围计算值标称值似相等
2．根表65表66 实验数II0坐标ff0横坐标绘制两条Q 值串联谐振曲线加分析
答：图：
ff01时II0达值II0
3．实验数现象说明RLC串联谐振特征
答：电阻电感电容两端电压电路频率关频率达定值时候电路呈现纯电阻状态时电阻两端电压达值电感电容两端电压相等方相反电源电压Q倍保持CL值变电阻R越Q值越
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