《RLRC幅頻相頻特性要點(diǎn)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《RLRC幅頻相頻特性要點(diǎn)（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院大學(xué)物理綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練論文實(shí)驗(yàn)名稱：RL、RC串聯(lián)電路幅頻特性和相頻特性研究班級(jí)：物教1101班姓名：劉玉桃學(xué)號(hào)：110801114指導(dǎo)老師：徐秀蓮RL、RC串聯(lián)電路幅頻特性和相頻特性研究(揚(yáng)州大學(xué)物理1101劉玉桃學(xué)號(hào)110801114指導(dǎo)老師：徐秀蓮)摘要在交流電路中，電阻值與頻率無(wú)關(guān)，電容具有“通高頻，阻低頻”的特性，電感具有“通低頻，阻高頻”的特性。將正弦交流電壓加到電阻、電容和電感組成的電路中時(shí)，各元件上的電壓及相位會(huì)隨著變化，這稱作電路的穩(wěn)態(tài)特性。當(dāng)把正弦交流電壓Vi輸入到RC(或RD串聯(lián)電路中時(shí)，電容或電阻兩端的輸出電壓V0的幅度及相位將隨輸入電壓Vi的頻

2、率而變化。這種回路中的電流或電壓與輸入信號(hào)頻率間的關(guān)系，稱為幅頻特性；回路電流和電壓間的相位差與頻率的關(guān)系，稱為相頻特性。將電容、電阻、電感串聯(lián)起來(lái)，可以得到特殊的幅頻特性和相頻特性。本實(shí)驗(yàn)主要研究了交流電路中RL、RC串聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性，不難得出，在RLRC串聯(lián)電路中，各元件上的電壓幅度及相位隨信號(hào)頻率的改變而改變。關(guān)鍵字：穩(wěn)態(tài)特性；幅頻特性；相頻特性。1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)研究RLRC串聯(lián)電路對(duì)正弦交流信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)(2)學(xué)習(xí)使用雙蹤示波器，掌握相位差的測(cè)量方法；2 .實(shí)驗(yàn)儀器名稱數(shù)量型號(hào)1、雙蹤示波器自備2、低頻功率信號(hào)源自備3、九孔插件方板一塊SJ-0104、萬(wàn)用表一只自備5、電

3、阻2只40Q、1kQ6、電容1只0.5pF7、電感1只1mH8、短接橋和連接導(dǎo)線什SJ-009、SJ-301、SJ-3029、FBI1只SJ-001-1-紐子開(kāi)關(guān)3、實(shí)驗(yàn)原理3.1RL串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性電路如圖（1 1）所示。令表示電源的圓頻率，U,IU,I, ,UR,UL分別表示電源電壓，電路中的電流，電阻 R R 上的電壓和電感 L L 上的電壓有效值。電流 I I 和電源電壓 U U 間的相位差。圖（1）RL串聯(lián)電路圖.一一一一則電路的總阻抗為：Z=RjL其模為：Z=2=2=JR2+（叫2 2（i）其輻角為：= =arctanarctanL LR R電路中I、U、小、UL L 有以下關(guān)系

4、：UR=IRUL=ILUI IR R（L L）將（5）式中的I代入（3）和（4）可得到：UR-,U（6）1 1（b b表示電路(3)(4)(5)UL二 U U1(I)2, ,L L由上面的公式可得以下 RLRL 串聯(lián)電路的特性:（1）幅頻特性當(dāng)一 0 0 時(shí)，UR-U,UL-O；當(dāng)逐漸增大時(shí)，UR隨著逐漸減小，UL（2）相頻特性圖（3）RL串聯(lián)電路相頻特性由式（2）和圖（3）可知：當(dāng)從0逐漸增大并趨近于 8 時(shí)，相應(yīng)的小逐漸增大圖（2）RL串聯(lián)電路幅頻特性（2）所示。TL并趨近于一。2 23.2RC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性LJCr)Lin電路如圖（4）所示。令表示電源的圓頻率,U,IU,I, ,UR

5、電源電壓，電路中的電流，電阻 R R 上的電壓和電容C上的有效值。UC分別表小表示電路電流 I I 和電源電壓 U U 間的相位差。則RCRC的總阻抗為 2=2=R R-j-j（8 8）212=.R2()2C1 1 一- -arctan-arctan（10）CRCR由為 U U 和 I I 之間的相位差，即U-I(11)根據(jù)交流歐姆定律，電阻上的電壓為：UR=IR(12)電容上的電壓為：UC=C C(13)電流為：I I：.U,R2（1C C）2(14)將（14）式代入（12）、（13）式中得到:圖（4）RC串聯(lián)電路圖圖（6）RC串聯(lián)電路的相頻特性曲線由圖（6）和式（10）可知，當(dāng)從 0 0

6、逐漸增大并趨近于 8 時(shí)，相應(yīng)的小逐漸增大,并由-“趨近于零。2 2UR一 U U(15)1(；R)R)2UC1(CR)2(16)由上面的公式可得以下RC串聯(lián)電路的特性:（1）幅頻特性當(dāng)0 0 時(shí)，UR-0,UC-U；當(dāng)逐漸增大時(shí)，UR隨著逐漸增大，UC隨著逐UC0,0,UR-U。其曲線如圖（5）所示圖（5）RC串聯(lián)電路的幅頻特性曲線4 .實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)RLRC電路的穩(wěn)態(tài)特性的觀測(cè)采用正弦波。注意：儀器采用開(kāi)放式設(shè)計(jì)，使用時(shí)要正確接線，不要短路功率信號(hào)源，以防損壞。4.1 RL串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性選擇正弦波信號(hào)，保持其輸出幅度不變，分別用示波器測(cè)量不同頻率時(shí)的UR、UL,可取 L=1mH,R=40Q

7、L=1mH,R=40Q, ,也可根據(jù)實(shí)際情況自選，RL參數(shù)。RL串聯(lián)電路的幅頻特性選擇正弦波信號(hào)，保持其輸出幅度不變，分別用示波器測(cè)量不同頻率時(shí)的，UR、UL,將數(shù)據(jù)記錄在表格中。RC串聯(lián)電路的相頻特性將UR和UL分別接至示波器的兩個(gè)通道，從低到高調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率，觀察示波器上兩個(gè)波形的相位變化情況，讀出UR和UL的時(shí)間差，若UL超前UR,5記為正值，否則&取負(fù)值，再根據(jù)公式O=At/TM360向求出相位差。4.2 RC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性選擇正弦波信號(hào)，保持其輸出幅度不變，分別用示波器測(cè)量不同頻率時(shí)的UR、UC,可取 C=0.5pF,R=1K0C=0.5pF,R=1K0,也可根據(jù)實(shí)際情況自選，R

8、C參數(shù)。RC串聯(lián)電路的幅頻特性選擇正弦波信號(hào)，保持其輸出幅度不變，分別用示波器測(cè)量不同頻率時(shí)的，UR、UC,并將數(shù)據(jù)記錄在表格中。RC串聯(lián)電路的相頻特性將UR和UC分別接至示波器的兩個(gè)通道，從低到高調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率，觀察示波器上兩個(gè)波形的相位變化情況，讀出UR和UC的時(shí)間差，若UC超前UR,5 記為正值，否則&取負(fù)值，再根據(jù)公式4=3/丁父360二可求出相位差。5 .數(shù)據(jù)記錄與處理5.1 RL串聯(lián)電路以下是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的RL串聯(lián)電路中電阻電壓與電感電壓的大小隨頻率變化的數(shù)據(jù)，及回路電壓與電流的相位差數(shù)據(jù)。表一RL串聯(lián)電路的幅頻、相頻特性曲線數(shù)據(jù)由表一中的回路電壓與電流的相位差可畫出RL串聯(lián)電路相頻特

9、性曲線如下圖所示。f/HzUR/VUL/VT/msAt/X10A-3msV度20000.9340.320.524.417.56830000.8820.4460.33333323.525.3850000.7650.6380.221.238.1655000.7320.6740.18181820.640.78860000.7040.7060.16666720.143.41663000.6870.7240.1587319.945.133264000.6840.7280.1562519.745.388870000.650.7660.14285719.148.132100000.5180.8640.116

10、.358.68300000.1880.9960.0333337.479.92U=1VL=1mHR=40Q由上表中的電阻電壓與電感電壓的大小隨頻率變化的數(shù)據(jù)可畫出的幅頻特性曲線如下圖所示。RL串聯(lián)電路RN聯(lián)電路幅頻特性曲線頻率f/kHZr-電阻電壓/V-電感電壓/VRN聯(lián)電路相頻特性曲線由RL串聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性曲線可知，當(dāng)回路總電壓一定時(shí)，隨著頻率f的增大，電感電壓UL逐漸增大，電阻電壓UR逐漸減??；當(dāng)UL=UR時(shí)，此時(shí)的頻率即為電信號(hào)的圓頻率。5.2 RC串聯(lián)電路以下是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的RC串聯(lián)電路中電阻電壓與電感電壓的大小隨頻率變化的數(shù)據(jù)，及回路電壓與電流的相位差數(shù)據(jù)。表二RC串聯(lián)電路的幅

11、頻、相頻特性曲線數(shù)據(jù)U=1VC=0.5pFR=1kQf/kHzUr/VUl/VT/msAt/x10A-3ms（）/度100.260.940.1-20.2-72.72200.440.820.05-8.1-58.32250.520.780.04-5.5-49.5280.540.740.035714-4.2-42.336330.580.680.030303-3.1-36.828350.630.620.028571-2.5-31.5400.650.560.025-1.8-25.92500.680.530.02-1.2-21.6700.740.440.014286-0.8-20.16900.760.36

12、0.011111-0.6-19.44由上表中的電阻電壓與電感電壓的大小隨頻率變化的數(shù)據(jù)可畫出RC串聯(lián)電路的幅頻特性曲線如下圖所示。6 .實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了RL及RC串聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性的正確性。并且由RC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性曲線可知， 在電路中如果將電阻兩端的電壓作為輸出電壓Uo,利用URf的幅頻特性可組成高通濾波器，即使較高頻率的信號(hào)容易通過(guò)，而阻止較低頻率的信號(hào)通過(guò)。同理分析可得，將電容C兩端的電壓作為輸出電壓U。，利用UCf的幅頻特性可組成低通濾波器，電路的特性正好和高通濾波電路相反，即它對(duì)高頻信號(hào)的衰減很大，而低頻信號(hào)的衰減很小。高、低通濾波電路工作原理如下圖所示。R評(píng)聯(lián)電路幅頻

13、特性曲線由表二中的回路電壓與電流的相位差可畫出RC串聯(lián)電路相頻特性曲線如下圖所RCI聯(lián)電路相頻特性曲線(1)實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)盡早熟悉新儀器，以便在實(shí)驗(yàn)時(shí)能更快的上手，避免不必要的失誤。(2)測(cè)量RC串聯(lián)電路幅頻特性和相頻特性的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖連接儀器，在測(cè)量的方面會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，經(jīng)我們的探討，發(fā)現(xiàn)將電容和電阻調(diào)換位置后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，能更好的得出實(shí)驗(yàn)要求得到的數(shù)據(jù)。(3)在測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)候應(yīng)注意觀察雙蹤示波器的圖形和特別注意的是周期的單位是ms還是其他的。這個(gè)很重要，否則無(wú)法得到正確的。(4)盡量都測(cè)得幾組數(shù)據(jù)，精確得到實(shí)驗(yàn)曲線。參考文獻(xiàn)1大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)(三級(jí))揚(yáng)州大學(xué)出版社2竺江峰.魯曉東.夏雪琴.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程M2011.9中國(guó)水利水電出版社3李瀚蘇電路分析基礎(chǔ)(上冊(cè))第四版高等教育出版社4馬春林.周開(kāi)尚.華正和RC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性研究淮陰師范學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院223300第19卷(a)RC高通濾波器7.實(shí)驗(yàn)心得與討論(b)RC低通濾波器C-r%