姓名:趙子番
學號:pb07210204
實驗儀器
示波器,電阻箱,電容箱,電感,低頻訊號發生器,導線若干
實驗內容及步驟
1. 按實驗電路圖連好電路,取vi=2v,l=0.2h,c=0.005uf。
2. 分別取r=400/600,在3khz-7khz內取25個點測量對應vr。注意保持vi=2v不變。作i-f曲線。
3. 計算f0。並與測量結果比較。
4. 用分別計算q並分析結果。
資料處理
根據實驗資料,且i=v/r繪出r=400/600時i-f曲線:
將兩個曲線畫在同一副圖形中,便於比較,這一點較好!
由曲線圖可知:
r=400時, =4.913khz, =(5.120-4.708)khz=0.412khz
r=600時, =4.910khz, =(5.178-4.630)khz=0.548khz
當頻率小於,i隨f增大而增大;在處i達到最大值,發生諧振;當頻率大於,i隨f的增大而漸小。即為諧振頻率,為通頻寬。
(1)關於諧振頻率f
理論計算:
實驗測量:
r=400時,,相對誤差
r=600時,,相對誤差
在誤差允許範圍內,符合理論計算。
誤差分析:
(1)當利薩如圖形成一條直線時,i與vi同相位,電路達到諧振。由於直線本身的寬度,使得頻率的判斷存在誤差。
(2)示波器讀數誤差。
(3)函式訊號發生器上所示頻率存在一定誤差。
(2)關於品質因數q
用公式分別計算品質因數:
r=400時
r=600時
由以上計算可知
r=400時,若取定rl=80,則q1可看作理論值
相對誤差:
r=600時,若取定rl=80,則q1也可看作理論值
相對誤差:
誤差分析:
(1) 用公式計算結果比理論值均偏大。原因是vl上有電感器內阻上的電壓;vr只是電阻r上電壓,而不包含rl上電壓。故使計算值偏大。
(2) 用公式計算結果的誤差主要是因為的讀取來自擬合曲線,必將存在一定誤差。(求得誤差較小,也說明了擬合圖線較準確)
(3) 公式是在q>>1時的推導結果,本身就有一定近似誤差。
(4) 示波器讀數誤差。
實驗總結
1.電路阻抗隨頻率變化而變化,因而在做交流訊號實驗時,若要求一定的電壓輸入,則必須時刻監視輸入電壓的變化。如本實驗中用示波器檢測vi=2v不變。
2.輸入電壓vi=2v,而在電容和電感上得到了約為輸入電壓q倍的電壓。所以串聯諧振可能可以做公升壓器。反之,要注意選擇電路器件引數,以防電壓過大發生危險。
3. 電阻r越小,q越大,i-f曲線越靠上,峰值越尖銳。同時,q值越大,說明電路儲能效能越好。
由資料計算可知,q越大,頻寬越小。即rlc串聯諧振電路作為選頻電路時,q越大,選頻特性越好。
思考題1. 根據rlc串聯電路諧振特點,在實驗中如何判斷電路達到了諧振?
答: rlc串聯諧振時,i(vr)最大, i與vi同相位。而vr最大不易分辨,故採用利薩如圖形法判斷同相位頻率點。
當vi—vr利薩如圖形為一條直線時,i與vi同相位,電路達到諧振。
2. 串聯電路諧振時,電容與電感上的瞬時電壓的相位關係如何?若將電容和電感兩端接到示波器x,y軸上,將看到什麼現象?為什麼?
答:(1) 串聯諧振時,電容與電感上電壓相位相差180度。
(2) 若按實驗電路圖將電容電感兩端接到x-y上,則電容和電感之間的點為共地端,故電容電壓反向,又因為諧振是電容電壓=電感電壓,直接觀察圖形的話為一條斜率為1的直線。
若將示波器接電容的通道按inv反向,則示波器上顯示電壓為電容和電感的正向電壓,利薩如圖形為一條斜率為-1的直線。
由於電感箱內阻的存在,直線斜率會存在一定偏差。
3. 如果用乙個400mh的固定電感與乙個可變的調諧電容組成串聯諧振電路,為了使之能在200~600m的波段上調諧,則電容調諧範圍應為多少?
答: 由得,
由,得將f=與f=分別代入上式,得
即電容的調諧範圍為~好!
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