因为RLC串联的,它们(men)的电流是同一电流(liu),而电阻上的电压和弊如它本身(shen)的电流同相租中启,因此取电阻电压(ya)Ur可培扰当成电(dian)流波形。
R.L.C元件在正弦电路中的特性实验(yan)误差分析黑盒子的元件可能有(you)电池、电阻、电感、电(dian)容或半导体二极(ji)管等。一般我们可以按如下方法解题(ti)。
1.用万用表直流电压挡(或直流电压表)判(pan)断有无电池。若某两(liang)端钮间有电压则有电池在内。如当电(dian)压表接通时指针(zhen)稍有摆动而又回到零(ling)位,则是电池与电容(rong)串联。
2.对二极管可以利用其正反电阻(zu)相差大的特点用万用表电阻(zu)挡来判断。如没有提供万用表,可采用图1电路,测量ab之间电压。若Uab≈0,则二极(ji)管接法如图;
若Uab≈Uo,则二极管和图中的方向相(xiang)反。如外加电源为低频信号(hao)发生器(交流电(dian)源),如图2所示,则不论(lun)电阻R值多大,都有Uab≈UR0。注意,如果(guo)两只二极管为同向串(chuan)联,与一只二极管特性相(xiang)同。纳信信但如两只二(er)极管反串,则相当于断路,此时无论是直流电源还(hai)是交流电源,均有Uab≈Uo。
3.当(dang)黑盒子两端钮间有电容C存在时,用万用表(biao)的电阻挡(也可用直(zhi)流电源串联直流电压表或直流电流(liu)表)接到两端钮。如(ru)电表指针摆动一下后又回到(dao)原位。以此可判断端钮间有电(dian)容存在。但电容C值(zhi)较小或电表灵敏度不够高时可能(neng)会看不到摆动现象。
4.对一般电阻R,可(ke)以用万用表电阻挡直接判断。
5.可(ke)以用洞轮图3电(dian)路来判别端钮ab间是电阻R、电容C或电感L。逐步增(zeng)大信号源的频率f,并始终保持信号源输(shu)出电压U0不变,测量Uab。当f增大时,若Uab不变,则端钮(niu)ab间为R;若Uab也增大,则为L;若Uab减小,则为C。这(zhe)是因为电阻R值与频率f无(wu)关;电感L的感抗随f上升而(er)增大;而电容C的容抗随f上升(sheng)而减小。
6.如已知(zhi)电阻R0与频率f值,则可通过测(ce)量电压Uab与(yu)UR0,利用串(chuan)联电路电压比等于阻抗比(bi)关系求出元件数值(zhi)。
若(ruo)元件为电阻R,坦(tan)好有……………(1)
若元件为电容C,有……………(2)
若元件为电感L,有……………(3)
7.如果f增大时(保持U0不变),Uab逐渐减小到一个最小值后又逐渐增大,则端钮ab间为L和C串联,Uab最小时的频率为谐(xie)振频率f0
谐振时……………(4)
由以上(shang)过程可以得知,在(zai)遇到黑盒子类型题目时,一般先判别(bie)元件类型,再确(que)定元件数值。解题时要注意(yi)各种元件的不同特性(xing),如频率特性、极性(xing)、线性或非线性等。当然“黑盒子”题(ti)目类型很多,提供的仪器设备各不相(xiang)同,解题时可能还要联立方程,但只要(yao)我们沉着冷静,认真分析,充分利(li)用已学过的知识(shi),解答这类题目(mu)还是可以做到的。
下(xia)面为一例题(第(di)14届全国中学生物理竞(jing)赛广东赛区实验(yan)试题B题),题目如下(xia):
〖题目〗现(xian)有黑匣子一个,内有电阻(zu)R、电感L各一只,二极管D、等值电(dian)容C各两只,组成了四(si)个独立电路,其端(duan)点分别为a-a’,b-b’,c-c’,d-d’。每个电(dian)路包含有一个元件或(huo)两个串联元件。
〖要求〗1.填表。
端钮
a-a‘
b--b’
c--c‘
d--d’
端钮间电路图
实验电路图
实验原理简述2.测出R.L.C的值。
〖仪器设备〗黑(hei)匣子一个,交流(liu)电压表一块,正弦交流信号发生(sheng)器一台(0~2KHZ),电阻箱(xiang)一个(0~9999W),导线数根。
解题过程为(wei):
1.如图4接线。
2.逐渐调高信号发生(sheng)器频率f,并保持信号发(fa)生器输出电压U0不变,测量Uab。将两端钮分别接到b-b’,c-c’,d-d’端,依上法同样测出(chu)Uab。
3.若Uab始终等于U0(或URO始终为0),则端钮间为两只二极(ji)管反串;
若Uab始终(zhong)不变且UabU0,则为R,测出Uab,UR0;
若(ruo)Uab始终减小,则为C,测出Uab,UR;
若Uab由大(da)到小又增大,则出L、C串联,记录(lu)最小值时的频率f0
4.由本文(1)式计算R值,(2)式计算C值,(4)式计(ji)算L值(依题意两只电容等值)。本题(ti)的黑盒子实际接线如图5。
答案:1.填表(略)
2.R=1千欧;C=1微法;L=10毫亨。
r,l,c三个元件的阻抗频率特性曲线,从中可(ke)得出什么结论因为,所谓元(yuan)件的阻抗角是指其两端的电压与通过的(de)电流之间的相位差,如果是(shi)通过电压表来测(ce)量电压,或者是通过示波(bo)器来测量腊洞前波形,那么总是得测(ce)量与电流同轮清相位(wei)的电压,才能得出电位差(cha)了,而电阻元件正好是其电压与(yu)电流同相,所以,串联一个(ge)下电阻,就可以通过电阻上的电压的(de)相位来反映测量电路中的电流(liu)的相位,比较LC上的电压的相位(wei)与电阻上的电压的相位,就可以测(ce)量出LC的阻抗角了。显然,串联(lian)电阻起到了电流采(cai)样和提供基准颤漏的(de)作用。
求RLC串联谐(xie)振电路 实验报告的答案根据测(ce)量数据,绘出不同Q值时三(san)条幅频特性曲线UO=f(f),UL=f(f),UC=f(f)。
R·L·C串联谐振电路的研究实验报告 谢谢实验8、RLC串联谐(xie)振电路的研究
(研究性实验)
一、学时分配
3学时。
二、实验目的
1. 学习用实验方法测定RLC串联电路的幅频特性曲线。
2. 加深理解电路发生谐振的条件、特(te)点,掌握通过实验获得谐振频率的方(fang)法。
3. 掌握电路通频带(dai)、品质因数的意义及其测定(ding)方法。
三、实验(yan)原理
在图8-1所(suo)示的RLC串联电路中,当正弦交(jiao)流信号的频率改变时(shi),电路中的感抗、容抗随之而变,电(dian)路中的电流也随而变。取电阻(zu)R上的电压为输出,以频(pin)率为横坐标,输出(chu)电压的有效值为纵坐标(biao),
绘出(chu)光滑的曲线,即为输出电压的幅(fu)频特性,如图8-2所示。
图8-1 RLC串联电(dian)路
图8-2 幅频特(te)性
1. 谐(xie)振
在时,,电(dian)路发生谐振。称为谐振(zhen)频率,即幅频特性曲线尖峰(feng)所在的频率点,此(ci)时电路呈纯阻性,电路的阻抗模最(zui)小。在输入电压一定时,电路(lu)中的电流达到最大值,且与输(shu)入电压同相位。这时,,,其中(zhong)称为电路的品质因数。
2. 电路品质(zhi)因数值的测量方法
1)根据公式测定,其中、分别为谐振时电感L和电容C上拿(na)枯的电压有效值(zhi);
2)通过测(ce)量谐振曲线的通频带宽度,再根据求(qiu)出值。其中为谐振频(pin)率,和分别是下降到时对(dui)应的频率,分别称(cheng)为上、下限截止(zhi)频率,如图8-2所示。
图8-2所示的幅频(pin)特性中,值越大,曲线(xian)越尖锐,通频带越窄,电路的选择性(xing)越好。电路的品质因数、选择性与通频(pin)带只决定于电路本身的参数(shu),而与信号源无关。
四、实验(yan)仪器和器材
1. 双踪示波(bo)器1台
2. 信(xin)号发生器1台
3. 交流毫伏表1台
4. 频率计1台
5. 电阻2只 100Ω×1;200Ω×1
6. 电容1只 0.033μF×1
7. 电感1只 9mH×1
8. 短接桥和连接导线若干 P8-1和50148
9. 实验用9孔插件方板(ban)1块 297mm×300mm
五、实(shi)验内容
按图(tu)8-3搭接实验电路,用交流毫伏表(biao)测电阻R两端电压,用示波器监视信(xin)号发生器的输出,使其幅值等于1V,并在频率改变时保持不变。
图8-3 谐振实验电路
1. 电路谐振频率的测定(ding)
将(jiang)毫伏表接在电阻R两(liang)端,调节信号发生(sheng)器的频率,由低逐渐变高(注意要(yao)维持信号发生器的输出幅度不变)。当毫伏表的举谨读数(shu)最大时,读取信号(hao)发生器上显示的(de)频率,即为电路的谐振频率,并用毫伏(fu)表测量此时的UL与UC的值(注意(yi)及时更换毫伏表的量程),将数据(ju)记入表8-1中。
2. 测试电路的幅(fu)频特性
在谐振点两侧,将信号发生器的输出频率(lu)逐渐递增和递减(jian)500Hz(或1KHz),依次各(ge)取8个频率点,用毫伏表逐点测出UO、UL与UC的值,将数据记入表8-1中。在坐标纸上画出幅频特性(xing),并计算电路的值。
表8-1 幅(fu)频特性的测定
f/kHz
仿真数据
UO (V)
实(shi)测数据
仿真数(shu)据
UL (V)
实测(ce)数据
仿真数据
UC (V)
实测数据(ju)
3. 值改变(bian)时幅频特性的测定
图8-3电路中,把电阻R改为200Ω,电感、电容参(can)数不变。重复步(bu)骤1、2的测试过程,将数(shu)据记入表8-2中。在坐标纸上画出幅(fu)频特性,计算电路的值(zhi),并与按表8-1画出的幅频特(te)性比较。
表8-2 值改变时幅频特性(xing)的测定
f(KHz)
仿真数(shu)据
UO (V)
实测数据(ju)
仿真数据(ju)
UL (V)
实测数据
仿真数(shu)据
UC (V)
实测数据
4. 测试电路的相(xiang)频特性
保持图8-3电路中的参数。以为中心,调整(zheng)输入电压源的频率分别为(wei)5KHz和15KHz。从示波器上显示的电压(ya)、电流波形测出每个频率点(dian)上电压与电流的相位差,并将波形(xing)描绘在坐标纸上。
六、实验注意事项
1. 测试频率点的选择(ze)正敏基应在靠近谐振频率附近多取几点(dian)。在信号频率变换时,应调整信号(hao)的输出幅度(用(yong)示波器监视),使其维持在1V的输出(chu)。
2. 在测量UL和UC数值(zhi)前,应将毫伏表的量程(cheng)改大约10倍,而且,在测量UL与(yu)UC时,毫伏表的“+”端应接L与C的公共端,其接地端分(fen)别触及L和C的近地端N2和(he)N1。
七、思考题
1. 根(gen)据实验电路给出的元(yuan)件参数值,估算电路的谐振频率。
2. 改(gai)变电路的哪些参数可以使(shi)电路发生谐振,电路中R的数值是(shi)否影响谐振频率(lu)?
3. 如何判别电路是否发生谐振 测(ce)试谐振点的方案有哪些(xie)
4. 电路发生串(chuan)联谐振时,为什么输入电(dian)压不能太大?如果信号(hao)发生器给出1V的电压,电(dian)路谐振时,用交流毫伏表测UL和UC,应该选择用多(duo)大的量程
5. 要提高RLC串联(lian)电路的品质因数,电路参数应如(ru)何改变
八、实验报告要求
根据测量数据,绘(hui)出不同值的三条幅频特(te)性曲线:~,~,
~。
2. 计算出通频带与(yu)值,说明不同R值时对电(dian)路通频带与品质因素的影响。
3. 对两种(zhong)不同的测值的方(fang)法进行比较,分析误差原因。
4. 谐振时,比较输(shu)出电压与输入电压是(shi)否相等 试分析原因。
5. 通过(guo)本次实验,总结、归纳串联谐(xie)振电路的特性。
上述文章内容就(jiu)是对rlc元件阻抗特性的(de)测定实验报告和rlc元件(jian)阻抗特性的测定(ding)实验报告答案的介绍到此就结束了(le),希望能够帮助(zhu)到大家;当然如果你还想了(le)解更多这方面的信息,请多多关注我们哦!