-
实验
34
RLC
电路的稳态特性
教学目标
?研究交流信号在
RLC
串联电路中的
幅频特性和相频特性；
?巩固交流电路中矢量图解法和复数表示法。
重点与难点
?
重点：
测量
RLC
串联电路的幅频特性。
<
/p>
?
难点：测量
RLC
串联电路的相频特性。
?
测量<
/p>
RLC
串联电路的幅频特性；
?
测量
RLC
串联电路
的相频特性；
?
根据上述测量内容绘制数据表；作
I
-
f
的关系
曲线图和
?
-
f
的关系
曲线
曲线图。
实验内容
教学方法
?
采用讨论式、提案式教学方法
教学过程设计
一．讨论
1
．在交流电路中，
RLC
串联电路具有什么特性和作用？
在交流电路中，电阻值和频率无关，
RLC
串联电路的电流与电阻电压是同相位；电容具有“
通高频、阻低
频
”的
特性；电感具有“
通低频，阻高
频
”的特性。
RLC
串联电路
具有特殊
的
幅频特性
和相频特性
，有
选频和滤波
作用。
2
．交流电路
中，如何表示电压和电流的大小和相位的变化？
交流电路的电
压
和电流
有大小和相位的变化，通常用
复数法
及其
矢量图解法
来研究。
．．
．．
?
S
，则
RLC
串联电路如图
1
所示，交流电源电压为
U
?
S
?
U
?
R
?
U
?
L
?
< br>U
?
C
U
RLC
电路的复阻抗
Z
?
R
?
j
?
?
L
?
?
?
1
?
?
?
C<
/p>
?
图
1
LRC
串联电路
?
S
U
?
=
=
回路电流
I
Z
U
S
?
电流大小<
/p>
I
?
Z
1
，
R
+
j
(
ω
L
-
)
ω
C
U
S
R
2
?
(<
/p>
?
L
?
。
?
S
U
1
2
)
?
C
?
S
与电流
I
?
之间的相位（或
U
?
S
与电阻电压
矢量
图解法
如图
2
所示，总电压
U
图
2
RLC
串联电压矢量图
1
?
L<
/p>
?
?
R
的相位）
为
?
?
arctg
U
1
?
C
R
，可见，
RLC
< br>串联回路相位
?
与电源频率
f<
/p>
（
?
?
2
?
f
）有关。
3
．什么是
RLC
串联谐振？
RLC
串联电路中，当
信号的频率
f
为谐振频率
f
0
?
有最小值
（
Z=R
）
，
电流有最大值
（
I<
/p>
0
?
1
2
?
LC
，即感抗与容抗相等（
?
0
L
?
C
?
0
）时，
电路的阻抗
U
S
U
S
?
）
，电路为
纯
电阻，这种现象称为
RLC
串联谐振
。
．
．
．
．．．．
Z
< br>R
4
．什么是
RLC
串联电路的幅频特性曲线？
RLC
串联回路电流
I
与电源的频率
f
< br>（
?
=2
?
f
）有关，
RLC
串联电路的
I
―
f
的关系曲
线
称为
RLC
串联电路的幅频特
性曲线
，如图
3
所示
。
5
．什么是回路的品质因数
?
谐振时，回路的感抗（或容抗）与回路的电阻之比称为回路的品质因数，以
Q
表示，
Q
?
?
0
L
R
或
Q
?
1
?
0
CR
6
．什么是
RLC
回路的通频带？如何比较
RLC
回路的滤波性能？
RLC
串联幅频曲线如图
3
所
示，
将电流
I
=0.707
I
0
的两点频率
f
1
、
f
2
的间距定义
为
RLC
回路
的通频带
?
f
0.7
< br>，
图
3
RLC
串联幅频曲线
2
?
f
0
.
7
?
f
2
?
f
1
?<
/p>
f
0
Q
当
RLC
电路中
L<
/p>
、
C
不变时，根据
2
?
f
0
.
7
?
越宽，滤波性能就越差（如图
3
所示）
。
?
0
L
f
0
和
Q
?
，电阻
R
越大，则品
质因数
Q
越小，通频带
2
?
f
0.7
Q
R
7
．电路谐振时，
电感、
电容的电压
与
品质因数
Q
有什么关系？
谐振时，电感与电容的电压有
最大值
，是电源电压的
Q
倍，即
U
L
0
?
I
0
?
0
L
?
U<
/p>
C
0
意元件的耐压。
U
S
?
0
L
?
QU
S
R
U
S
1
?
I
0
?
?
QU
S
?
0
C
R
?
0
C
谐振时，电容和电感两端的电压比信号源电压
U
S
大
Q
倍，有电压放大
作用，要注
8
．
RLC
串联电路的相频特性是什么？
RLC
串联电路的
?
-
f
的关系
曲线
称为
RLC
串联电路的
相频特性曲线
，如图
4
所
示。
2
图
4
LRC
串联相频曲线
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