Q UL UC 0 L 1 U U R 0R
|Z| i + uC + 信号 发生器 u -
XC
XL |Z| R
C
+ uL + uR -
0 I0 R I
f0
f
Q大
Q小 0 f0 f
图1 R，L，C串联电路
图2 阻抗和电流的频率特性曲线
R值越小，Q值越大，I0也越大，电流特性曲线越尖锐。
三、实验原理
在图1所示的R、L、C串联电路中 感抗 容抗
X L L 2fL
X C 1 / C 1 / 2fC
Z R j( X L X C ) Z
Z
2 R2 （X L X C）
阻抗
阻抗模
阻抗角
电流相量
a rctan
X L XC R
RLC电路的阻抗特性和谐振电路
一、实验目的
1.巩固理解R、L、C串联电路的阻抗特性以及电路发生谐振的 条件和特点。 2.掌握电路品质因数Q的物理意义，学习品质因数的测定方法 3.学习用实验方法测试R、L、C串联电路的频率特性。
二、实验仪器与器件
1．函数信号发生器（功率输出） 2．交流毫伏表 3. 示波器 4．电阻 5．电感线圈 6．电容器 7．导线 1台 1台 1台 1只(建议：100/2W) 1只(建议：0.33mH) 1只(建议：1F) 若干
表1 R、L、C串联电路的阻抗特性
频率f/kHz UR/V
R IR/mA R=UR/IR UL/V L IL/mA XL=UL/IL UC/V
1
2
5
10
20
C
IC/mA XC=UC/IC
2．测量R、L、C串联电路的谐振特性 （1）连续改变信号发生器输出电压的频率，当I最大时，信号源 输出电压的频率即为谐振频率f0。（参考预习报告中计算的谐振频 率选择测试点，） （2）确定谐振频率f0后，使频率相对f0分别增大和减小，取不同 的频率点，用毫伏表分别测得对应的UR、UL、UC，并计算Q值， 填入表2中。为使电流频率特性曲线中间突出部分的测绘更准确， 可在f0附近多取几个点。 （3）用示波器观察在不同频率下输入电压与电流的相位关系。 （电阻上的电压波形即为电流波形）。 3．改变电阻值，重复实验步骤（1）和（2），观察品质因数的 变化。数据填入表3。
四、预习要求
复习R、L、C串联电路的有关知识。 根据电路的元件参数值，估算电路的谐振频率。 思考如何判断电路是否发生谐振以及怎样测量谐振点。 思考如何改变电路的参数以提高电路的品质因数。 电路发生谐振时，为什么信号源的电压不能太大？
五、实验内容
1．测量R、L、C串联电路的阻抗特性。 （1）按图1接好线路，接通信号发生器电源。调节信号源，使 输出电压为有效值为2V，频率为1KHZ的正弦信号，用交流毫伏 表测电压大小。 （2）保持交流信号源的幅值不变，改变其频率（1 KHz ~20 KHz），分别测量R、L、C上的电压、电流数值，并根据所测结 果计算在不同频率下的电阻、感抗、容抗的数值，记录于表1中
别相等？分析原因。
LC
电路串联谐振时，具有以下特点： （１）电感上的电压与电容上的电压数值相等，而相位相差
U ， L C U UR 180º ，电源电压全部加在电阻上。即 U
（２）电路中电源电压与电流同相，阻抗模最小，|Z| = R，而 电流最大，I0 = U/R 。 工程上把谐振时电感电压UL或电容电压UC与电源电压U之比称 为该电路的品质因数，简称Q值。即
U U0 U I Z Z Z
如果U、R、L、C的大小保持不变，改变电流频率f，则XL、 XC、|Z|、φ、I等都将随着f的变化而变化，它们随频率变化的 曲线为频率特性。阻抗和电流随频率变化的曲线如图2所示。 随着频率的变化，当XL>XC时，电路呈现感性；当XL<XC 时，电路呈现容性；而当XL=XC时，电路呈现阻性，此时电路 出现串联谐振。谐振频率为： 0 1
表2 数据记录与计算
U = 2V， R = Ω， L = H， C = F， f0 = Hz， Q = ， I0 = A
f （Hz）
UR（V） UL（V） UC（V） 计算I（A）
表3 数据记录与计算
U = 2V， R = f （Hz） UR（V） UL（V） UC（V） 计算I（A） Ω， L = H， C = F， f0 = Hz， Q = ， I0 = A
六、注意事项
1、改变信号源的频率时，一定要保持信号幅度不变。
2、观看波形时，示波器与信号源一定要共地！
七、实验报告
１.根据测量数据，绘制出R,L,C元件的阻抗频率特性曲线
。
２.根据测量数据绘出I随f变化的关系曲线。 ３.计算出Q值，并说明R对Q值的影响。
４.求出谐振频率。比较谐振时，UL与UC、UR与U是否分