《RLC电路的稳态特性研究》实验内容(最新版)
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rlc串联电路的稳态特性实验报告实验目的:本实验旨在通过实验研究RLC串联电路的稳态特性,探究电感、电阻和电容对电路稳态响应的影响,并验证理论计算结果。
实验原理:RLC串联电路是由电感、电阻和电容依次串联而成。
在交流电源的作用下,电感、电阻和电容分别产生不同的响应,从而影响电路的稳态特性。
实验步骤:1. 将电感、电阻和电容依次串联,组成RLC串联电路。
2. 将交流电源接入电路,调节电源频率为一定值。
3. 使用示波器测量电路中电压和电流的波形。
4. 记录示波器上观察到的电压和电流的振幅、相位差等数据。
5. 改变电源频率,重复步骤3和4,记录不同频率下的数据。
实验结果与分析:通过实验测量得到的电压和电流波形数据,可以得出以下结论:1. 当电源频率接近电感的共振频率时,电感对电路的阻抗最小,电流振幅最大。
这是因为在共振频率下,电感和电容的阻抗相互抵消,电路中的电流得到最大增强。
2. 当电源频率远离电感的共振频率时,电感对电路的阻抗逐渐增加,电流振幅逐渐减小。
这是因为电感对高频信号的阻抗较大,导致电路中的电流减弱。
3. 电容对电路的阻抗与频率成反比关系。
当电源频率较低时,电容对电路的阻抗较大,电流振幅较小。
随着频率的增加,电容的阻抗逐渐减小,电流振幅逐渐增大。
4. 电阻对电路的阻抗不随频率变化。
电阻对电路的阻抗始终保持不变,不影响电流的振幅和相位。
通过实验结果的分析,可以得出以下结论:1. 在RLC串联电路中,电感、电阻和电容对电路的稳态响应有着不同的影响。
2. 电感在共振频率附近对电路的阻抗最小,电流振幅最大。
3. 电容的阻抗与频率成反比关系,频率越高,电容的阻抗越小。
4. 电阻对电路的阻抗不随频率变化,对电流的振幅和相位没有影响。
实验结论:通过对RLC串联电路的稳态特性实验的研究,我们验证了电感、电阻和电容对电路稳态响应的影响。
实验结果表明,电感在共振频率附近对电路的阻抗最小,电流振幅最大;电容的阻抗与频率成反比关系;电阻对电路的阻抗不随频率变化。
RLC 电路的稳态特性研究【实验目的】1、了解RLC 串联电路的相频特性和幅频特性;2、观察和研究RLC 电路的串联谐振现象;3、进一步巩固示波器的使用;4、掌握两种示波器测量相位的方法。
【实验仪器】SS-7802A示波器,TFG1005型函数信号发生器,电路元件等。
【实验原理】一、电路基本知识回顾二、RLC 串联电路的相频特性和幅频特性RLC 串联电路如图1 所示,通过正弦稳态交流电流,运用复数运算法,其电路方程可写成:其中, f = f2-f1 .三、两种用示波器测量相位的方法示波器可以用来测量电压,周期,还可以测量相位差,有两种方法可以测量相位差:1.双踪法比较法双踪法是用双踪示波器在荧光屏上直接比较两个被测电压的波形来测量其相位关系。
测量时,由通道1 和2 分别输入两个频率相同而相位不同的正弦电压信号,波形显示如图3(a)所示。
相应的相位为:2.李萨如图形法测相位将示波器设为X-Y 工作方式,由CH1 和CH2 输入的正弦电压信号分别加在X 和Y 方向。
电子束光点同时在X 和Y 方向上做简谐振动,荧光屏上显示的图形为电子束光点的运动轨迹,该图称为李萨如图,原理如图3(b)所示。
【实验内容和要求】电路参数: L=10mH, C=0.1μF, R=51Ω,R L用万用表测量。
信号源输出电压满足:Upp<4V,按图4 连线,注意共地点。
图4 RLC 电路串连电路1.根据所选L和C 的数值,计算相应的谐振频率f0,并通过实验进行测量,计算相对误差。
2.观察谐振前后电流信号强度的变化,并记录现象。
3.利用比较法或李萨如图方法测量相频特性曲线:频率扫描范围:1500-15000Hz。
测量不少于25个点,在谐振频率附近应该多取几个点。
注意频率偏离谐振频率时相位的符号(大于-正号,小于-负号);绘图时频率取对数坐标,对数轴取为f/ f0,并与理论曲线比较,分析误差产生的原因。
4.测量幅频特性:保持信号源电压U 不变(即CH1电压波的幅值不变,可取U PP=3V), 频率扫描范围:200-5500Hz。
RLC 串联电路的稳态特性一、实验目的1、RLC 串联电路的幅频特性和相频特性;2、掌握用示波器测量相位差的方法;3、进一步学习使用示波器。
二、实验仪器交流电桥实验箱、示波器三、实验原理一、RC 串联电路的幅频和相频特性如图a 所示,RC 串联的复阻抗 j RC e C R c j R Z ωωω122)1(1-+=-= 则阻抗幅值 22)1(CR Z ω+= 电压求解法如图b 所示则2222)1(CR I U U C R ω+=+=U U 落后于I 的相位为:⎪⎭⎫ ⎝⎛-=RC arctg ωϕ1 ()2221)1(cos RC C UR C R URU U R ωωωϕ+=+==R U RU c C(图a)二、RL 串联电路的幅频和相频特性 R L j e L R L j R Z ωωω22)(+=+=22)(L R Z ω+= R Larctg ωϕ=22)(cos L R URU U R ωϕ+==22)(sin L R LU U U L ωωϕ+==三、LRC 串联电路的幅频特性和相频特性1、幅频特性ϕωωj e C L R Z 22)1(-+= 当01=-CL ωω时φ=0电流达到最大值 则谐振角频率 LC 10=ω 谐振频率 LC f π210= 当0f f <时呈电容性,电流max I I <当0f f >时呈电感性,电流max I I <当0f f =时呈电阻性,电流max I I =2、品质因数 Q为描述i -ω谐振曲线的尖锐程度,通常规定I 由最大值I max 下降到2max I时对应的频率ω1、ω2之差称为“通频带宽度”则 120120f f f Q -=-=ωωω Q 值越大,12f f -越小,宽带越窄,反映谐振曲线的尖锐程度。
3、相频特性ϕωωωωj e C L R C L j R Z )1()1(2-+=-+= R C L arctg ωωϕ1-= 1.当01=-CL ωω时φ=0总电压与电流同相位,阻抗最小,呈电阻性,谐振。
rlc电路的稳态特性实验报告实验目的:本实验旨在研究和分析RLC电路的稳态特性,通过实验测量和数据分析,探究电路中电感、电阻和电容对电流和电压的影响,进一步加深对RLC电路的理解。
实验原理:RLC电路是由电阻(R)、电感(L)和电容(C)组成的串联或并联电路。
在稳态条件下,电路中的电流和电压将保持稳定,不随时间变化。
通过测量电路中的电流和电压,可以得到电路的稳态特性。
实验步骤:1. 准备工作:将实验所需的电感、电阻和电容连接好,确保电路连接正确无误。
2. 测量电流:通过连接电流表,测量电路中的电流值。
记录测量结果。
3. 测量电压:通过连接电压表,测量电路中的电压值。
记录测量结果。
4. 改变电感值:调节电感器的数值,改变电感值,重复步骤2和步骤3,记录测量结果。
5. 改变电阻值:调节电阻器的数值,改变电阻值,重复步骤2和步骤3,记录测量结果。
6. 改变电容值:调节电容器的数值,改变电容值,重复步骤2和步骤3,记录测量结果。
实验结果与数据分析:通过实验测量得到的电流和电压数据,可以绘制电流-时间曲线和电压-时间曲线,进一步分析电路的稳态特性。
1. 电感对电路的影响:改变电感值时,观察到电流和电压的变化。
当电感值增大时,电路中的电流和电压呈现出振荡的特性,振荡频率随电感值的增大而减小。
2. 电阻对电路的影响:改变电阻值时,观察到电流和电压的变化。
增大电阻值会导致电路中的电流和电压下降,减小电阻值则会使电路中的电流和电压增大。
3. 电容对电路的影响:改变电容值时,观察到电流和电压的变化。
增大电容值会使电路中的电流和电压下降,减小电容值则会使电路中的电流和电压增大。
通过以上实验结果和数据分析,可以得出以下结论:1. RLC电路的稳态特性取决于电感、电阻和电容的数值。
不同数值的电感、电阻和电容会导致电路中的电流和电压呈现不同的变化规律。
2. 在RLC电路中,电感和电容是能量储存元件,电阻则是能量消耗元件。
电感和电容会使电路中的电流和电压发生振荡,而电阻则会使电流和电压减小。
RLC电路的稳态过程研究一、实验目的(1)研究交流信号在RC、RL和RLC串联电路中的相频和幅频特性(2)学习使用双踪示波器测量相位差(3)复习巩固交流电路中的矢量图解法和复数表示法二、实验原理任何一个正弦交流量都可以用三个参数,即振幅、周期、相位来描述。
例如:交流电动势:E(t)=E cos(ωt+ϕ)交流电压:U(t)=U cos(ωt+ϕ)交流电流:I(t)=I cos(ωt+ϕ)对于电阻元件,电阻上的电压与电流同位相,其阻抗值(Z=R)就等于电阻值。
对于电容元件,容抗(Z=1/ωC)与频率和电容容量成反比,频率越高、电容的容量越大,那么容抗越小。
在电容上,电压相位落后电流相位90о,即如果电容上的交流电压为:U(t)=U cos(ωt+ϕ),那么其上的交流电流则为:I(t)=I cos(ωt+ϕ+90о)。
在RC串联电路中,电阻R阻值和输入信号电压的幅值如果不变,当频率f越高、电容C的容量越大,那么容抗越小,电容上交流电压的幅值就越小。
电容具有“隔直通交”(直流相当于断路,交流频率越高阻抗越小)的特性。
对于电感元件,感抗(Z=ωL)与频率和电感感量成正比,频率越高、电感的感量越大,那么感抗越大。
在电感上,电压相位超前电流相位90о,即如果电感上的交流电流为:I(t)= I cos(ωt+ϕ),那么交流电压则为:U(t)= U cos(ωt+ϕ+90о)。
在RL串联电路中,电阻R阻值和输入信号电压的幅值如果不变,当频率f越小、电感L的感量越小,那么感抗越小,电感上交流电压的幅值就越小。
电感具有“隔交通直”(直流相当于短路,交流频率越高阻抗越大)的特性。
正是由于电感和电容对交流信号的响应延迟,以及对频率响应所产生的阻抗的变化,才产生了相应的相频和幅频特性。
当把正弦交流电压u I输入到RC(或RL、RLC)串联电路中时,电容或电阻两端的输出电压u O的幅度及相位将随输入电压u I的频率而变化。
实验报告_RLC_电路特性的研究实验报告:RLC电路特性的研究一、实验目的1.理解和掌握RLC电路的基本工作原理。
2.研究电阻、电感和电容对电路特性的影响。
3.学习使用电压表、电流表和示波器来分析和记录电路的特性。
二、实验原理RLC电路是由电阻(R)、电感(L)和电容(C)三种元件组成的电路。
电阻、电感和电容在电路中的特性可以用以下公式描述:1.欧姆定律:V=IR2.基尔霍夫定律:I(Σ)=I1+I2++In=03.广义的RC电路传递函数:Vout=Vo/(1+sCR)4.广义的RL电路传递函数:Vout=Vo*(1+sLR)5.并联RLC电路的阻抗:Z=R+j(ωL-1/ωC)三、实验步骤1.准备材料:电阻器、电感器、电容器、电源、电压表、电流表、示波器。
2.搭建RLC电路:根据电路图连接电阻、电感器和电容器。
3.测量电压和电流:使用电压表和电流表测量电源电压、电阻两端的电压、电感两端的电压和电容两端的电压。
4.记录数据:在不同的频率下重复步骤3,并记录数据。
5.分析数据:根据实验数据,分析电阻、电感器和电容器对电路特性的影响。
6.调整并重复:根据实验结果,调整电阻、电感器和电容器的值,并重复步骤3-5。
四、实验结果与分析1.电阻对电路特性的影响:实验数据表明,电阻可以消耗能量,减小电压和电流的幅度,并且影响电路的相位。
在低频时,电阻的影响较大;而在高频时,电阻的影响相对较小。
2.电感对电路特性的影响:实验结果显示,电感可以存储能量,并且改变电流的相位。
当频率较低时,电感对电流的相位影响较小;而当频率较高时,相位的影响逐渐增大。
在低频时,电感对电流的幅度影响较小;而在高频时,电流幅度下降明显。
3.电容对电路特性的影响:实验结果表明,电容可以存储能量,并且改变电压的相位。
在频率较低时,电容对电压的相位影响较小;而在高频时,相位的影响逐渐增大。
在低频时,电容对电压的幅度影响较小;而在高频时,电压幅度下降明显。
实验十R 、L 、C 串联电路的稳态特性 1153605程锋林本实验着重研究RC 和RL 串联电路中的幅-频特性(电压值随频率变化的规律),以及输入信号的相-频特性(相位差随信号频率的变化规律)以及RLC 串联电路的相频特性。
这些特性称为RLC 电路的稳态特性。
【实验目的】1、观测RC 、RL 和RLC 串联电路的幅频特性和相频特性;2、学习用双踪示波器测量两个同频率信号的相位差实验方法。
【实验原理】和直流电路一样,交流串、并联电路中电流和电压遵循同样的规律:串联电路中任何时刻通过各元件电流i 是一样的,而电路两端的总电压等于串联电路中各元件分电压之和;并联电路中各元件两端电压相等,而干路总电流等于各个支路电流之和。
但是因为交流电路中各元件上的电学量之间存在相位差,所以用电表测出的有效值所呈现的并非如同直流电路一样的简单关系。
下面采用矢量图解法来研究: 1、RC 串联电路的幅频特性和相频特性:如下图所示:在RC 回路中,以电流矢量为参考矢量,因为电容元件的特性所致,电容元件上的电压的比i C U 位相总落后2,所以有总电压: RU RU c C(图a)2C 2R U U U +=(1)我们知道,R 、C 元件的阻抗分别为:R Z R = ,C1Z C ω=(2)上式中ω代表交流正弦信号的频率。
所以电路总阻抗为:22C 1R Z ⎪⎭⎫⎝⎛+=ω(3)总电压与矢量电流之间的位相差ψ为:RCU U R C ωψ1arctan-arctan=-= (4) 本次实验将利用所得结果和(1)式及(4)式比较,并计算百分差。
2、RL 串联电路的幅频特性和相频特性:如下图所示:在RL 回路中,因为电感上的电流不能突变,电感元件上的电压i 比L U 的位相总超前2π,做出矢量图为图e,总电压:2L 2R U U U +=(5)总阻抗:()22L R Z ω+=(6)总电压与矢量电流之间的位相差ψ为:RLU U R L ωψarctan arctan== (7)本次实验将利用所得结果和(5)式及(7)式比较,并计算百分差。
实验9 RLC 电路的稳态特性(补充资料) 【实验内容】——(补充内容)1.RLC 串联电路幅频特性的测定测量幅频特性的电路如图1所示,元件取R=10Ω,C ≈0.010μF 、L ≈10mH ,在九孔万能板上连接测量电路(画出测量电路图)。
示波器CH1通道测量信号源“A ”(或“50Ω”)接口输出的正弦信号电压U S ,用示波器的CH2通道测出频率f 从10KH Z 到20KH Z 变化约11~15个值时电阻R 两端的峰峰电压值U R P-P ;注意:每次调好f 后,要调信号源的“幅度”调节旋钮,使示波器的显示“信号源输出波形”通道的波形峰峰电压为U S P-P =1.00V (保持不变),然后才能测量U R P-P 。
列表记录各f 点对应的测量数据U R P-P 和计算数据I P-P 。
根据谐振频率f 0的实验值f 0实和计算值f 0理,求出谐振频率的相对误差E f 0 。
(必做内容) 在坐标纸上,绘制RLC 回路的幅频特性曲线I —f 图。
在图线上,分别标出谐振频率的实验值f 0实和通频带宽f 1、f'2频率;计算RLC 回路的通频带∆f 0.7 = f'2- f 1 和品质因数Q =f 0实/ ∆f 0.7。
(必做内容)(选做内容)将电阻元件改为R= 51Ω,测量各f 对应的U R P-P 、I P-P 的测量数据。
在上面内容的同一张坐标纸上,另绘制R= 51Ω时的RLC 回路的幅频特性曲线。
2.RLC 串联电路相频特性的测定 (必做内容)取R =10Ω,f 从13KH Z 到19KH Z 变化约11个值,用双踪示波器同时测量U S 与U R 两波形之间的相位差∆t 。
列表记录f 、∆t 的测量数据,求出各测量点的ϕ 。
绘制RLC 回路的相频特性曲线ϕ — f 图。
3.品质因数Q 的测定 (选做加分内容)品质因数Q 的测量电路如图2所示,按图连接电路(画出测量电路图),调节信号源的正弦信号频率为RLC 回路的谐振频率f 0,取信号源输出峰峰电压U S =1.00V ,R =10Ω,测出谐振时电容两端电压U C0,求出RLC 回路的品质因数Q (= U C0/ U S )。
rlc电路的稳态特性实验报告RLC 电路的稳态特性实验报告一、实验目的本次实验旨在深入研究 RLC 电路的稳态特性,通过对电阻(R)、电感(L)和电容(C)在不同组合情况下的电路响应进行测量和分析,理解RLC 电路中电流、电压的变化规律,掌握其频率特性和阻抗特性。
二、实验原理1、 RLC 串联电路在 RLC 串联电路中,总阻抗 Z 为:\Z = R + j\left(\omega L \frac{1}{\omega C}\right)\其中,ω 为角频率,j 为虚数单位。
电流 I 为:\I =\frac{U}{Z}\电压分别为:\U_R = I \times R\\U_L = I \times j\omega L\\U_C = I \times \frac{1}{j\omega C}\2、谐振频率当电路发生谐振时,感抗和容抗相互抵消,此时电路的总阻抗最小,电流最大。
谐振频率ω0 为:\ω_0 =\frac{1}{\sqrt{LC}}\3、品质因数 Q品质因数Q 反映了电路的储能与耗能的比值,对于RLC 串联电路,Q 为:\Q =\frac{\omega_0 L}{R}\三、实验仪器与设备1、函数信号发生器2、示波器3、交流毫伏表4、电阻箱5、电感箱6、电容箱四、实验步骤1、按照电路图连接好 RLC 串联电路,选择合适的电阻、电感和电容值。
2、函数信号发生器设置输出正弦交流信号,频率从低到高逐渐变化,同时用交流毫伏表测量电阻、电感和电容两端的电压,示波器观察电流和电压的波形。
3、记录不同频率下的电压值和电流值,绘制频率特性曲线。
4、改变电阻、电感和电容的值,重复上述实验步骤,观察并分析其对电路稳态特性的影响。
五、实验数据及处理以下是一组实验数据示例(实际数据应根据具体实验测量结果填写):|频率(Hz)|电阻电压(V)|电感电压(V)|电容电压(V)|电流(A)||::|::|::|::|::|| 100 | 25 | 15 | 30 | 05 || 200 | 30 | 20 | 25 | 06 || 300 | 35 | 25 | 20 | 07 || 400 | 40 | 30 | 15 | 08 || 500 | 45 | 35 | 10 | 09 || 600 | 50 | 40 | 05 | 10 |根据上述数据,绘制出电阻、电感和电容的电压频率特性曲线以及电流频率特性曲线。
实验二十一 RLC 电路特性的研究【实验目的】1、了解并观察RLC 电路的谐振和滤波特性2、了解并观察RLC 电路的稳态和暂态过程 【实验内容】1、观测RC 和RL 串联电路的幅频特性和相频特性2、了解RLC 串联、并联电路的相频特性和幅频特性3、观察和研究RLC 电路的串联谐振和并联谐振现象4、观察RC 和RL 电路的暂态过程,理解时间常数τ的意义5、观察RLC 串联电路的暂态过程及其阻尼振荡规律 【实验原理】图1RC 串联电路 图2 RC 串联电路的相频特性(一)RC 串联电路的稳态特性1、RC 串联电路的频率特性 在图1所示电路中,电阻R 、电容C 的电压有以下关系式:22)1(CR U I ω+=,IR U R =,C I U C ω=,CRωφ1arctan -= 其中ω为交流电源的角频率,U 为交流电源的电压有效值,φ为电流和电源电压的相位差,它与角频率ω的关系见图2,可见当ω增加时,I 和R U 增加,而C U 减小。
当ω很小时φ→-π/2,ω很大时φ→0.2、RC 低通滤波电路如图3所示,其中为i U 输入电压,0U 为输出电压,则有RC j U U i ω+=110,其模为:20)(11CR U U i ω+=设RC10=ω,则由上式: ω=0时,10=i U U ω=ω0时707.0210==i U U ω→∞时00=i U Ui U U 0随ω的变化而变化,并当有ω<ω0时i U U 0,变化较小,ω>ω0时,iU U0明显下降。
这就是低通滤波器的工作原理,它使较低频率的信号容易通过,而阻止较高频率的信号通过.图3 RC 低通滤波器 图4 RC 高通滤波器3、RC 高通滤波电路RC 高通滤波电路的原理图见图4 根据图4分析可知有:2)1(11CRU U iω+=同样令RC 10=ω,则:ω=0时,707.0210==i U U ;ω=ω0时,00=i U U ;ω→∞时10=i U U 该电路的特性与低通滤波电路相反,它对低频信号的衰减较大,而高频信号容易通过,衰减很小,通常称作高通滤波电路。
RLC 电路稳态与暂态特性研究实验报告励耘物理 刘伟年 201511940153RLC 电路稳态特性研究实验内容1. 观察RLC 电路的幅频与相频特性2. 学习用双踪示波器测量相位差的方法实验原理电流、电压的幅度与频率间的关系称为幅频特性;电流和电源电压间、各元件上的电压与电源电压间的相位差与电源的频率关系称为相频特性。
电路的稳态就是该电路在接通正弦交流电源一段时间(一般为电路的时间常数的5至10倍)以后,电路中的电流i 和元件上电压(UR,UC,UL )的波形已经发展到与电源电压的波形相同且幅值稳定的状态。
RLC 串联电路的相频特性谐振频率:φ=0,U R =U 为极大值,f 0= 1/2π LC ,电路为谐振态。
相频特性:ω<ω0时,φ<0,电容性;ω>ω0时,φ>0,电感性;ω=ω0时,φ=0,纯电阻。
相频特性在RLC 串联电路的稳态中,由理论分析可得总电压与回路电流的相位差为φ=arctan(ωL −1ωCR)幅频特性回路电流及电阻、电容上电压分别为I =U √R 2+(1ωC )2U R =IRU C =I ωC当频率很低时,电压主要降在电容上;当频率很高时,电压主要降在电阻上。
测量并做出RLC 串联电路的相频曲线(1)接好电路,并将仪器调至安全待测状态,然后接通各仪器的电源进行预热。
(2)调节信号源,使得f =500Hz,U =3.0V ,并用毫伏表进行电压校准。
(3)依次用电压表测出R 、C 上的电压U R 、U C ,从示波器的李萨如图形上读出x 轴与图形相交的水平距离2x 0和图形在x 轴上的投影2x 。
(4)仿照前两步,依次测出其余f 值条件下的U R 、U C 和φ值。
电路图如下第一幅为幅频电路,第二幅为相频电路实验数据数据分析RLC电路暂态特性研究实验目的1. 熟悉数字示波器的使用方法;2. 探究RC电路的暂态特性,并用相关图表直观表示;3. 探究RLC电路的暂态特性,并熟悉RLC暂态电路的三种状态.实验原理1. 数字示波器可以观察由信号发生器产生的波形。
《RLC 电路的稳态特性研究》实验内容1、根据给出的U SPP =1.00V 、R=10Ω或51Ω、L=10mH 、C=0.01μF 数值,计算f 0 = ,U RPP0= ,I PP0= , U C0= , Q= , (实验前预习做好); 2、根测量电路原理图,搭接测量电路(要求8分钟搭接完);3、幅频特性测定测量有关数据,记录于下表表一 幅频特性测量 U SPP =1.00V ,R=10Ω,L=10mH ,C=0.01μF f /KHz f 1 f 0 f 2 U RPP /mV 0.707U RPP0U RPP0 0.707U RPP0 I/mAIU Z S =(1)、连接好电路,把信号源输出档位选择旋钮置于10KHZ~100KHZ 正弦档位,打开信号源电源和示波器开关,调节示波器,以显示稳定的信号源和U R 上波形,按下示波器的MEASUR E →信号选择CH 1→电压测量→多功能旋钮→峰峰值→再按下电压测量后,在示波器显示屏下方显示信号源输出正弦电压峰峰值,调信号源输出幅值使()V u PP 00.11=,并保持不变(用示波器CH1通道监测)(2),按下示波器的MEASUR E →信号选择CH 2→电压测量→多功能旋钮→峰峰值→再按下电压测量后,在示波器显示屏下方电阻R 两端正弦电压峰峰值 ()###2=PP u ,并保持不变(用示波器CH1通道监测),(3)、调节输入信号频率(根据预习时计算的谐振频率理论计算值做参考来调节电路谐振),使()###2=PP u 达到最大(用示波器CH2通道观测),记录这时的谐振频率值f 0,再测量谐振频率值下的U RPP0值;(4)根据上面测出的U RPP0值,计算0.707 U RPP0的值,调节输入信号频率,使()RPP PP U u 707.02=,找出相应的通频带的下限频率f 1和上限频率f 2值,记录下来;(5)调节输入信号频率,再接着测量谐振频率值f 0两旁其它不同频率值下(间隔kHZ f 1≈∆)的U RPP 值。
rlc电路的暂态特性实验报告数据一、实验目的本次实验的主要目的是深入研究 RLC 电路在不同条件下的暂态特性,通过对实验数据的测量和分析,理解 RLC 电路中电阻(R)、电感(L)和电容(C)对电路暂态过程的影响,掌握电路暂态特性的基本规律。
二、实验原理RLC 电路是由电阻、电感和电容组成的电路。
在交流电路中,当电路中的电源突然接通或断开时,电路会经历一个暂态过程,其电压和电流会随时间发生变化。
对于一个串联的 RLC 电路,其电路方程为:\L\frac{d^2i}{dt^2} + R\frac{di}{dt} +\frac{1}{C}i = 0\其中,i 为电流,t 为时间。
该方程的解取决于电路的参数(R、L、C)和初始条件。
在不同的参数组合下,电路可能会表现出欠阻尼、过阻尼和临界阻尼三种暂态响应。
三、实验仪器与设备1、信号发生器2、示波器3、电阻箱4、电感箱5、电容箱6、导线若干四、实验步骤1、按照电路图连接好 RLC 串联电路,其中电阻、电感和电容的值可以根据实验需要进行调整。
2、将信号发生器的输出连接到电路的输入端,设置合适的输入信号频率和幅度。
3、使用示波器测量电路中的电压和电流随时间的变化,并记录相关数据。
4、改变电阻、电感或电容的值,重复上述步骤,获取不同参数组合下的实验数据。
五、实验数据记录与分析以下是一组典型的实验数据:|实验序号| R(Ω)| L(H)| C(F)|输入信号频率(Hz)|输入信号幅度(V)|暂态响应类型|峰值时间(ms)|衰减时间(ms)|||||||||||| 1 | 100 | 01 | 001 | 100 | 5 |欠阻尼| 25 | 10 || 2 | 200 | 01 | 001 | 100 | 5 |过阻尼|| 20 || 3 | 150 | 01 | 001 | 100 | 5 |临界阻尼|| 15 |通过对上述数据的分析,我们可以得出以下结论:1、当电阻较小时,电路呈现欠阻尼响应,电流和电压会出现振荡,峰值时间较短,衰减时间较长。
《RLC 电路的稳态特性研究》实验内容
1、根据给出的U SPP =1.00V 、R=10Ω或51Ω、L=10mH 、C=0.01μF 数值,计算
f 0 = ,U RPP0= ,I PP0= , U C0= , Q= , (实验前预习做好); 2、根测量电路原理图,搭接测量电路(要求8分钟搭接完);
3、幅频特性测定
测量有关数据,记录于下表
表一 幅频特性测量 U SPP =1.00V ,R=10Ω,L=10mH ,C=0.01μF f /KHz f 1 f 0 f 2 U RPP /mV 0.707U RPP0
U RPP0 0.707U RPP0 I/mA
I
U Z S =
(1)、连接好电路,把信号源输出档位选择旋钮置于10KHZ~100KHZ 正弦档位,打开信号源电源和示波器开关,调节示波器,以显示稳定的信号源和U R 上波形,按下示波器的MEASUR E →信号选择CH 1→电压测量→多功能旋钮→峰峰值→再按下电压测量后,在示波器显示屏下方显示信号源输出正弦电压峰峰值,调信号源输出幅值使()V u PP 00.11=,并保持不变(用示波器CH1通道监测)
(2),按下示波器的MEASUR E →信号选择CH 2→电压测量→多功能旋钮→峰峰值→再按下电压测量后,在示波器显示屏下方电阻R 两端正弦电压峰峰值 ()###2=PP u ,并保持不变(用示波器CH1通道监测),(3)、调节输入信号频率(根据预习时计算的谐振频率理论计算值做参考来调节电路谐振),使
()###2=PP u 达到最大(用示波器CH2通道观测),记录这时的谐振频率值f 0,再测量谐振频率值下的
U RPP0值;
(4)根据上面测出的U RPP0值,计算0.707 U RPP0的值,调节输入信号频率,使()RPP PP U u 707.02=,找出相应的通频带的下限频率f 1和上限频率f 2值,记录下来;
(5)调节输入信号频率,再接着测量谐振频率值f 0两旁其它不同频率值下(间隔kHZ f 1≈∆)的U RPP 值。
至少个5个点。
(6)根据R u I R /=分别算出各频率值下相应的I 值填入上表;(课后完成) (7)根据I
U Z S
=
分别算出各频率值下相应的Z 值填入上表;(课后完成) ● 注意:① f 取不同值时要保持示波器观测的U SPP =1.00V 不变;②U RPP 也可以用示波器的“间距测量法”或“光标测量法”测量。
用光标法测量时,注意光标线1(较粗)和光标线2(较细)的区别,光标法给出的ΔU 和Δt 值是光标线2对光标线1所处位置的差值,否则会搞错正负。
4、相频特性测定
测量有关数据,记录于下表
表二 相频特性测量 U SPP =1.00V ,R=10Ω,L=10mH ,C=0.01μF f /KHz f 0 φ
(1) 测试电路同幅频特性测量电路,
(2) 测量前,先把两通道的波形图调到适中;在下面的测试中随时调节保持波形图适中. (3)、按下示波器的MEASUR E →信号选择CH 2→时间测量→多功能旋钮→相位→再按下时间测量后,在示波器屏下方显示,如0
56-=-A pha ,即为两通道正弦信号的相位差。
照此方法,调节信号源频率,使相位差每间隔0
10≈∆ϕ,记录一次频率和对应的相位差
5、(选做)电阻R 和电容C 互换插入位置,调节输入信号频率为谐振频率,测量这时电容两端电压U CPP0;
四、数据记录和数据处理:
数据处理要求:重新列表并按要求计算出相应物理量,记入表中。
1)用Excel 或其它软件作RLC 串联电路的幅频特性f I ~、相频特性f ~ϕ和阻抗特性f `~Z 图
根据绘制的I ~ f 图线,找出谐振频率f 0、通频带Δf 、电路品质因数Q 等值,并与理论计算值比较,若有偏差请分析偏差的原因。
(其中f 0、Δf = f 2-f 1从I ~ f 图线直接找出,Q 则要从Q 与f 0和Δf 的关系式算出);(课后完成)
2),根据幅频特性求出电路的谐振频率测0f ,与理论值LC
f π210=
进行比较,求误差;同时
根据幅频特性图求测Q 值,并由L 、C 的参数值计算电路Q 的理论值(R
L
f Q 002π=),比较两者,
求误差。
3)、写出完整的实验报告(课后完成)
下面是对测量数据作图处理用Excel 描出的幅频特性图线和相频特性图线(仅作参考)
Φ~f图线
-100
-80-60-40-2002040608012.00013.00014.00015.00016.00017.00018.00019.00020.00021.000
f/khz
Φ/度
由U RPP ~ f 图线可得出: f 0 =16.7 KHz U RPP0=79.0 mV 0.707 U RPP0=55.85 mV f 10.707 =15.5KHz f 20.707 =18.0KHz KHz f f f 5.212707.0707.0=-=∆。