RLC串联谐振电路

RLC串联谐振电路（1）实验目的：1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。

2.掌握谐振频率的测量方法。

3.理解电路品质因数的物理意义和其测定方法。

4.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。

(2)实验原理：RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。

该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：Z=R+j(ωL-1/ωC) 当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。

谐振角频率ω0 =1/LC，谐振频率f0=1/2πLC。

谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率ω无关，当ω<ω0时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω0时，电路呈感性，阻抗角φ>0。

1、电路处于谐振状态时的特性。

（1）、回路阻抗Z0=R,| Z0|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。

（2）、回路电流I0的数值最大，I0=U S/R。

（3）、电阻上的电压U R的数值最大，U R =U S。

（4）、电感上的电压U L与电容上的电压U C数值相等，相位相差180°，U L=U C=QU S。

2、电路的品质因数Q电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q，即：L/Q=U L（ω0）/ U S= U C（ω0）/ U S=ω0L/R=1/R*C（3）谐振曲线。

电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。

在U S 、R 、L 、C 固定的条件下，有I=U S /22)C 1/-L (ωω+RU R =RI=RU S /22)C 1/-L (ωω+R U C =I/ωC=U S /ωC 22)C 1/-L (ωω+R U L =ωLI=ωLU S /22)C 1/-L (ωω+R改变电源角频率ω，可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线，回路电流与电阻电压成正比。

rlc串联谐振电路的谐振频率
中国发展迅速，政务民生信息技术的发展已经走在世界前列，RLC串联谐振电路作为一种可以实现高灵敏度、高稳定度谐振系统而迅速发展，已成为多个领域的重要技术。

今天，咱们就来简单的聊聊RLC串联谐振电路的谐振频率的知识。

RLC串联谐振电路是将电阻R、电感L和电容C，串联起来构成的一个电路，它能够输出某一固定频率的高度稳定的振幅信号，而这一固定频率就是我们所说的谐振频率。

关于RLC串联谐振电路的谐振频率可以通过以下公式计算：谐振频率=1/（2π√(LC)），其中，LC是电感和电容的乘积。

因此，RLC串联谐振电路的谐振频率是十分依赖电容和电感的乘积。

RLC串联谐振电路的谐振频率要求精度高，所以R，L，C的参数也要求精度高，否则谐振频率也就无法稳定。

一般来说，RLC串联谐振电路的谐振频率可以被成功控制在意料之中。

比如若是要使谐振频率达到1kHz，则要将L和C的参数设置为1/1000Ω，这样就可以达到预期的谐振频率。

总电路需要根据要求控制RLC 串联谐振电路的谐振频率，以保证谐振机制的工作正常，同时也是把握精确信息的关键技术手段之一，受到了众多科技的应用和广泛的关注。

因此，作为政务民生，能准确计算RLC串联谐振电路的谐振频率，以克服技术问题，将会对我国的发展和建设具有重要的影响力。

RLC 串联谐振电路 一、知识要求：理解RLC 串联电路谐振的含义；理解谐振的条件、谐振角频率、频率；理解谐振电路的特点，会画矢量图。

二、知识提要：在RLC 串联电路中，当总电压与总电流同相位时，电路呈阻性的状态称为串联谐振。

（1）、串联谐振的条件：C L C L X X U U ==即（2）、谐振角频率与频率：由LCf LC：C L πωωω21110===谐振频率得（3）、谐振时的相量图：（4）、串联谐振电路的特点： ①.电路阻抗最小：Z=R②、电路中电流电大：I 0=U/R③、总电压与总电流同相位，电路呈阻性④、电阻两端电压等于总电压，电感与电容两端电压相等，相位相反，且为总电压的Q 倍，。

即：U L =U C =I 0X L =I 0X C =L X R U=U RX L =QU 式中：Q 叫做电路的品质因数，其值为：CRf R L f R X R X Q C L 00212ππ====＞＞1(由于一般串联谐振电路中的R 很小，所以Q 值总大于1，其数值约为几十，有的可达几百。

所以串联谐振时，电感和电容元件两端可能会产生比总电压高出Q 倍的高电压，又因为U L =U C ，所以串联谐振又叫电压谐振。

) （5）、串联谐振电路的应用：适用于信号源内阻较低的交流电路。

常被用来做选频电路。

三、例题解析：1、在RLC 串联回路中，电源电压为5mV ，试求回路谐振时的频率、谐振时元件L 和C 上的电压以及回路的品质因数。

解：RLC 串联回路的谐振频率为Uc∙LCf π210=谐振回路的品质因数为 RLf Q 02π=谐振时元件L 和C 上的电压为 mV 5mV 5C L CLR Q U U === 2、 在RLC 串联电路中，已知L ＝100mH ，R ＝3.4Ω，电路在输入信号频率为400Hz 时发生谐振，求电容C 的电容量和回路的品质因数。

解：电容C 的电容量为F 58.14.6310141)2(120μπ≈==L f C 回路的品质因数为 744.31.040028.620≈⨯⨯==R L f Q π3、已知某收音机输入回路的电感L=260μH,当电容调到100PF 时发生串联谐振，求电路的谐振频率，若要收听频率为640KHz 的电台广播，电容C 应为多大。

RLC 串联谐振电路目的及要求：（1）设计电路（包括参数的选择）(2) 不断改变函数信号发生器的频率,测量三个元件两端的电压，以验证幅频特性。

（3）不断改变函数信号发生器的频率，利用示波器观察端口电压与电流相位，以验证发生谐振时的频率与电路参数的关系。

（4）用波特图示仪观察幅频特性 （5）得出结论进行分析并写出仿真体会。

二、工作原理：(1) RLC 串联电路（图 4-7-1）的阻抗是电源角频率ω的函数，即ϕωω<=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=Z C L J R Z 1当01=-CL ωω 时，电路处于串联谐振状态，谐振角频率为 LCo 1=ω谐振频率为 f LCf o π21=显然，谐振频率仅与元件 L 、C 的数值有关，而与电阻R 和激励电源的角频率ω无关。

当ω<ωo 时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ωo 时，电路呈感性，阻抗角φ<0。

(2) 电路处于谐振状态时的特性① 由于回路总电抗X O =ωo-1/ωoC=0，因此，回路阻抗|Z 0|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路，激励电源的电压与回路的响应电流同相位。

② 由于感抗ωoL 容抗1/ωoC 相等，所以电感上的电压U L ’与电容上的电压U C ’数值相等，相位相差1800。

电感上的电压（或电容 上的电压）与激励电压之比称为品质因数Q ，即:③ RC LR C R L U U U U Q O O S C S L =====ωω1L 和 C 为定值的条件下，Q 值仅仅决定于回路电阻 R 的大小。

③在激励电压（有效值）不变的情况下，回路中的电流I=U S /R 为最大值。

三、实验内容1、测量 RLC 串联电路响应电流的幅频特性曲线的U L （ω）、U C （ω）曲线 实验电路如图2-3所示。

确定元件R 、L 、C 的数值之后，保持正弦信号发生器输出电压 Us （有效值）不变，测量不同频率时的U R 、U L 和U C 。

R L C串联谐振电路及答案 Prepared on 24 November 2020RLC 串联谐振电路一、 知识要求：理解RLC 串联电路谐振的含义；理解谐振的条件、谐振角频率、频率；理解谐振电路的特点，会画矢量图。

二、 知识提要：在RLC 串联电路中，当总电压与总电流同相位时，电路呈阻性的状态称为串联谐振。

（1）、串联谐振的条件：C L C L X X U U ==即（2）、谐振角频率与频率：由LC f LC ：C L πωωω21110===谐振频率得 （3）、谐振时的相量图：（4）、串联谐振电路的特点：①.电路阻抗最小：Z=R②、电路中电流电大：I 0=U/R③、总电压与总电流同相位，电路呈阻性④、电阻两端电压等于总电压，电感与电容两端电压相等，相位相反，且为总电压的Q 倍，。

即：U L =U C =I 0X L =I 0X C =L X RU =U R X L=QU式中：Q 叫做电路的品质因数，其值为：CRf R L f R X R X Q C L 00212ππ====＞＞1(由于一般串联谐振电路中的R 很小，所以Q 值总大于1，其数值约为几十，有的可达几百。

所以串联谐振时，电感和电容元件两端可能会产生比总电压高出Q 倍的高电压，又因为U L =U C ，所以串联谐振又叫电压谐振。

)（5）、串联谐振电路的应用：适用于信号源内阻较低的交流电路。

常被用来做选频电路。

三、 例题解析：1、在RLC 串联回路中，电源电压为5mV ，试求回路谐振时的频率、谐振时元件L 和C 上的电压以及回路的品质因数。

解：RLC 串联回路的谐振频率为谐振回路的品质因数为谐振时元件L 和C 上的电压为2、 在RLC 串联电路中，已知L ＝100mH ，R ＝Ω，电路在输入信号频率为400Hz 时发生谐振，求电容C 的电容量和回路的品质因数。

解：电容C 的电容量为回路的品质因数为3、已知某收音机输入回路的电感L=260μH,当电容调到100PF 时发生串联谐振，求电路的谐振频率，若要收听频率为640KHz 的电台广播，电容C 应为多大。

RLC 串联电路的谐振【问题提出】同时具有电感、电容两类元件的电路在一定条件下会发生谐振现象。

谐振电路的阻抗、电压于电流以及它们之间的相位差、电路与外界的能力交换等均处于某种特殊状态，因而在实际中有重要的应用，如在放大器、振荡器、滤波器电路中常用作选频等。

本实验中，通过LCR 电路幅频特性的测量，着重研究LC 电路的谐振现象。

【实验装置】（1）谐振时，回路阻抗为一纯电阻，且取得最小值Z=R+R '。

（R '电感线圈的交流等效电阻。

），且信号源的输出电压与输出电流I 同相。

（2）在保持电源电压U 恒定的条件下，0ωω=时，电流有极大值，且UI R=。

I ——f 曲线见P304图28—2，称为LRC 串联电路的幅频特性曲线（或谐振曲线）。

（3）Q 值标志谐振电路性能的好坏，称谐振电路的品质因数。

它定义为001''L CQ R R R R ωω===++谐振时 QU U U C L ==通常， Q>>1，U L 和U C 都远大于信号源输出电压U ，故又称LRC 串联谐振为电压谐振。

Q 值又标志着I ——f 曲线的尖锐程度， Q 值越大，曲线越尖锐，电路的频率选择性越好.。

如图。

实验内容、要求（1） 测量LRC 串联电路的谐振曲线，即I —f 曲线。

➢ 测量电路如上图。

按图连接电路。

➢ 电路元件L 、C 、R 、R '的数值参数选取。

L=0.1H ,C=0.05uf, R=100∩ ➢ 交流电压有效值用晶体管毫伏表进行测量。

➢ 回路电流可通过已知电阻R 上的电压求得。

➢测量过程中回路总电压有效值U 始终保持谐振时的总电压有效值不变。

取U ≡1V 。

CmaxI➢ 首先测量谐振时的频率0f 及R L C U U U 、 、，自拟记录表1【实验数据及分析】表4串联谐振0f 、Q 的实验、理论结果比较表【结论、讨论或体会】通过该实验对LCR电路幅频特性的测量，接触了RX7/1型十进制标准电容箱，ZX32型交流电阻箱、XD2信号发生器、数字万用表等仪器，学习了实验线路设计和参数选用。

rlc串联谐振电路实验报告一、引言RLC串联谐振电路是电子电路中常见的一种电路，它由电感（L）、电阻（R）和电容（C）组成，具有稳定的频率响应特性。

本实验旨在通过实际搭建和测量RLC串联谐振电路，探究其特性和频率响应。

二、实验仪器与步骤本次实验所用仪器包括：函数发生器、示波器、多用电表、稳压电源和电路板等。

1.搭建电路：将函数发生器的输出端接入电路板上的电感、电容和电阻，形成RLC串联谐振电路。

2.测量电流和电压：通过示波器和多用电表分别测量电路中的电流和电压。

3.改变频率：调节函数发生器的频率，观察和记录电流和电压响应的变化。

三、实验结果和讨论在实验中，我们可以通过改变函数发生器的频率，观察谐振电路中的电流和电压的变化。

根据RLC电路的特性，当电流和电压达到谐振时，电路中的能量传输最大。

在实验中，我们先固定电感和电容的数值，只改变函数发生器的频率。

当频率较低时，观察到电流和电压较小，表明电路对低频的输入信号响应不敏感。

随着频率逐渐升高，我们可以观察到电流和电压迅速增大，当频率接近谐振频率时，电流和电压达到峰值。

随后，当频率继续增大，电流和电压迅速减小，表明电路对高频的输入信号响应也不敏感。

通过测量和记录这些数据，我们可以绘制出电流和电压随频率变化的曲线。

此外，我们还可以通过改变电感和电容的数值来观察电路的特性。

当电感或电容的数值增大时，谐振频率会降低，电路对低频信号的响应更加敏感。

反之，当电感或电容的数值减小时，谐振频率会增大，电路对高频信号的响应更加敏感。

四、实验总结通过本次实验，我们初步了解了RLC串联谐振电路的特性和频率响应。

通过搭建电路，测量电流和电压，并观察其随频率变化的规律，我们可以更深入地理解电路的工作原理。

除了本实验所涉及的内容，RLC串联谐振电路还有其他应用，例如在无线通信领域中，谐振电路可以用于频率选择性放大和滤波器的设计。

在音频领域中，RLC谐振电路可以用于音箱的频率响应调节。

1实验七 RLC 串联谐振电路的研究一、实验目的（1）测定RLC 串联电路的谐振频率，加深对其谐振条件和特点的理解。

（2）测量RLC 串联电路的幅频特性、通频带和品质因数Q 值。

二、实验原理1．RLC 串联谐振在图7-1所示的RLC 串联电路中，电路的复阻抗：1()L C Z R j L R j R jX Z X X Cw j w 骣÷ç=+-=+-=+= ÷ç÷ç桫电路的电流：ss1U U I ZR j L C w w 贩·==骣÷ç+-÷ç÷ç桫改变输入正弦交流信号的频率（w ）时，电路中的感抗、容抗都随之改变，电路的电流大小和相位也发生了变化。

当RLC 串联电路的总电抗为零，即10L Cw w -=时，电路处于谐振状态。

此时Z R =，S U ·与I ·同相。

谐振角频率：0w =0f =显然，电路的谐振频率0f 与电阻值无关，只与L 、C 的大小有关。

当0f f <时，电路呈容性，阻抗角0j <；当0f f =时，电路处于谐振状态，阻抗角0j =，电路呈电阻性，此时电路的阻抗最小，电流0I 达到最大；当0f f >时，电路呈感性，阻抗角0j >；2．品质因数Q当RLC 串联谐振时，电感电压与电容电压大小相等，方向相反，且有可能大于电源电压。

电感（或电容）上的电压与信号源电压之比，称为品质因数Q ，即0C L 0S S 1L U U Q R RCU U w w =====L 、C 不变时，不同的R 值可得到不同的Q 值。

3．幅频特性和通频带RLC 串联电路的电流大小与信号源角频率的关系，称为电流的幅频特性，其表达式为RU SU SU RU图7-1 RL C 串联电路2I ==电流I 随频率f 变化的曲线，如图7-2所示。

rlc串联谐振电路品质因子qRLC 串联谐振电路品质因子qRLC 串联谐振电路是由电阻R、电感L、电容C 三个元件串联而成的电路。

这种电路在谐振状态下，电感L、电容C 上的电压与电流相位相同，电路呈现出纯阻性，电流达到最大值。

RLC 串联谐振电路广泛应用于无线电、通信、测量和控制等领域。

品质因子q 是描述RLC 串联谐振电路特性的一个重要参数。

品质因子q 定义为电路中的电感L、电容C 在谐振状态下与电阻R 的比值，即q=L/R。

它反映了电路在谐振时的能量损耗大小，品质因子q 越大，电路的能量损耗越小，电路的性能越优越。

品质因子q 的物理意义是，在电路谐振时，电感L 或电容C 上的电压与电流的相位差。

当品质因子q 越大时，电感L 或电容C 上的电压与电流的相位差越小，电路的阻抗越接近纯阻性，电流的幅值越大，电路的性能越好。

品质因子q 与电路参数的关系密切，电感L、电容C 和电阻R 的数值大小都会影响品质因子q 的值。

电感L 越大，品质因子q 越大；电容C 越大，品质因子q 越小；电阻R 越大，品质因子q 越小。

因此，在设计RLC 串联谐振电路时，需要综合考虑电感L、电容C 和电阻R 的大小，以达到最佳的品质因子q。

为了提高品质因子q，可以采取以下方法：1.优化电路参数：通过调整电感L、电容C 和电阻R 的大小，使电路达到最佳的品质因子q。

2.选择合适的元件材料：采用具有高磁导率的磁芯材料和低损耗的电介质材料，可以提高电路的品质因子q。

3.采用补偿措施：在电路中加入补偿电容或电感，可以改善电路的品质因子q。

总之，RLC 串联谐振电路品质因子q 是评价电路性能的一个重要指标。

rlc串联谐振电路研究实验报告RLC串联谐振电路研究实验报告引言：本文旨在研究RLC串联谐振电路的特性和性能。

RLC串联谐振电路是一种常见的电路结构，它由电阻（R）、电感（L）和电容（C）组成。

在特定频率下，RLC串联谐振电路能够表现出共振现象，这对于电子工程领域的应用具有重要意义。

实验目的：1. 研究RLC串联谐振电路的频率响应特性；2. 探究电阻、电感和电容对谐振频率和带宽的影响；3. 分析RLC串联谐振电路的相位差和频率之间的关系；4. 理解RLC串联谐振电路的功率传输和能量转换机制。

实验步骤：1. 搭建RLC串联谐振电路实验装置，包括电源、电阻、电感和电容等元件；2. 测量不同频率下电压和电流的数值；3. 绘制电压-频率和相位差-频率曲线，并找出谐振频率和带宽；4. 分析实验数据，总结RLC串联谐振电路的性能特点。

实验结果：通过实验测量和数据处理，我们得到了以下结果：在RLC串联谐振电路中，当输入信号频率等于谐振频率时，电路中的电流和电压达到最大值。

此时，电容的电压和电感的电流互相抵消，只有电阻消耗能量。

在谐振频率附近，电路的带宽较小，能够保持较高的品质因数。

而当频率远离谐振频率时，电路的电流和电压将会衰减。

讨论：通过实验数据和分析，我们可以得出以下结论：RLC串联谐振电路具有选择性放大特性，在谐振频率附近，电路能够对特定频率的信号进行放大，而对其他频率的信号进行衰减。

这种特性使得RLC串联谐振电路在无线通信、音频放大和滤波等领域有着广泛的应用。

实验结果还显示，电阻、电感和电容对RLC串联谐振电路的性能有着重要影响。

电阻的增加会减小电路的品质因数，降低谐振频率和带宽；电感值的增加会提高电路的品质因数，增大谐振频率和带宽；而电容的变化则会对谐振频率产生较大影响。

结论：通过本次实验，我们深入了解了RLC串联谐振电路的特性和性能。

该电路在电子工程领域具有重要应用，能够对特定频率的信号进行放大和滤波。