文章目錄
實驗目的
(1)通過實驗進(jìn)一步理解RLC串聯(lián)電路的頻度特點；
(2)了解串聯(lián)諧振的現(xiàn)象，研究電路參數(shù)對串聯(lián)諧振電路的影響；
(3)理解串聯(lián)諧振電路的選頻特點及應(yīng)用，把握諧振曲線的檢測方式；
(4)學(xué)會使用仿真實驗平臺查看電流和電壓在不同頻度表下的波形，但是按照波形找到發(fā)生串聯(lián)諧振時的頻度。
(5)學(xué)會通過仿真實驗平臺來剖析不同頻度、不同電阻情況下電流和電壓波形的變化情況。
實驗原理
(1)RLC串聯(lián)諧振原理：在RLC串聯(lián)電路中，當(dāng)外加角頻度為ω的余弦電流U時，電路中的電壓為I，即I=U/(R^‘+j(ωL-1/ωC))，式中，R^’=R+r，r為線圈阻值。當(dāng)ωL=1/ωC時，電路發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振頻度為f_0=1/(2π√LC)，該式即為形成串聯(lián)諧振頂點條件?？梢?，改變L、C或電源頻度f都可以實現(xiàn)諧振。本實驗通過改變外加電流的頻度來使電路達(dá)到諧振。
(2)原理圖如下：
實驗過程與原始數(shù)據(jù)驗證串聯(lián)諧振電路
(1)實驗過程：在畫布中插入一個內(nèi)阻R、一個電感L、一個電容C、一個電源U，再將內(nèi)阻賦為51Ω、電感賦為10mH、電容賦為0.022μF、電源賦為交流250mV（幅值）。之后設(shè)置仿真頻度范圍，再查看內(nèi)阻的電流波形和電壓波形在不同頻度下的變化情況，找到電流和電壓同相位時的所對應(yīng)的頻度，即為該電路的串聯(lián)諧振頻度。以后將電源的頻度調(diào)整為發(fā)生串聯(lián)諧振時的頻度，重新運行電路，測出電流和電壓等相關(guān)參數(shù)畫串聯(lián)和并聯(lián)電路圖，并估算品質(zhì)質(zhì)數(shù)。
(2)原始數(shù)據(jù)（U=250mV（幅值））：
檢測串聯(lián)諧振曲線
(1)實驗過程：先將內(nèi)阻的電阻賦為100Ω，同時將電源的頻度設(shè)定為某一特定值，之后運行電路圖，檢測電流和電壓等相關(guān)參數(shù)，并估算品質(zhì)質(zhì)數(shù)。重復(fù)上述過程。以后再講內(nèi)阻的電阻賦為510Ω，再重復(fù)上述過程。
(2)原始數(shù)據(jù)：
用示波器觀察RLC串聯(lián)諧振電路的波形
(1)實驗過程：將電源的頻度賦為串聯(lián)諧振頻度，之后運行電路圖，查看并記錄電流和電壓的波形。以后更換電源的頻度，重復(fù)上述過程。
(2)原始數(shù)據(jù)：串聯(lián)諧振頻度為10.7kHz，低頻為5kHz畫串聯(lián)和并聯(lián)電路圖，高頻為20kHz。實驗結(jié)果及剖析驗證串聯(lián)諧振電路
(1)實驗結(jié)果：
(2)剖析：當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，電容和電感的電流近似相等，此時電路中的電壓達(dá)到最大值。檢測串聯(lián)諧振曲線
(1)實驗結(jié)果：
(2)剖析：
①無論是阻值的電阻怎樣變化，電流和電壓的波形在不同頻度下的變化情況相同，即串聯(lián)諧振頻度的大小與內(nèi)阻無關(guān)，且在發(fā)生串聯(lián)諧振時，電流和電壓取得最大值。
②電路的品質(zhì)質(zhì)數(shù)隨著內(nèi)阻的減小而降低。
③Q值越大，通用串聯(lián)諧振曲線的形狀越尖銳，電路的選擇性越好。
用示波器觀察RLC串聯(lián)諧振電路的波形
實驗結(jié)果：
思索題
(1)①電壓和電壓同相位；
②電容和電感的電流大小相等；
③電路中電壓和電壓達(dá)到最大值。
實驗感受與建議
(1)感受：通過此次實驗，我學(xué)會了怎么使用仿真實驗平臺來查看電流和電壓在不同頻度下的波形并按照波形找到串聯(lián)諧振頻度，還把握了通過仿真實驗平臺來剖析不同頻度、不通過電阻情況下電流和電壓的波形變化情況。并且，此次實驗使我對串聯(lián)諧振的原理以及發(fā)生串聯(lián)諧振時電路具有的特點的理解愈發(fā)深刻，并熟練把握了判定電路發(fā)生了串聯(lián)諧振的方式。在此之外，我對串聯(lián)諧振電路的相關(guān)參數(shù)的理論估算也顯得愈發(fā)熟練。
(2)建議：課前盡可能明晰課程目標(biāo)及實驗要求，以防課上耗費較長時間在更改和統(tǒng)一實驗操作上。
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