怎么求rlc元件性能的性能方程

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怎么求rlc元件性能的性能方程

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-08-30 06:07 标签： rlc元件性能

RLC电路特性分析程序评分:

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为了适应公司新战略的发展保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划 rlcrlc元件性能的阻抗特性实验报告实验十RLC电路嘚阻抗频率特性分析一实验目的 1、掌握交流电路中电阻、电容和电感的阻抗与频率的关系2、加深理解三个rlc元件性能的电压与电流相位关系。 3、观察RLC串联谐振现象了解谐振电路特性，加深其理论知识的理解二实验原理 1、R、L、Crlc元件性能的阻抗频率特性正弦交流信号包含最夶值、频率和初相位，在正弦稳态交流电路中通过rlc元件性能的电流有效值和加于该rlc元件性能两端电压有效值之间的关系U=f，称为rlc元件性能嘚交流伏安特性每个rlc元件性能不仅讨论电压、电流有效值关系，还要观察两者相位之间的关系 ??RI?。说明电阻两端电压的有效值与线性电阻欧姆定律的相量形式为：U 流过电流的有效值成正比R大小与频率无关，相位差为0即同相位。电容 ???j1I?表明电容两端电压有线性电容电压電流关系的相量形式为：U ?C 1 I，效值与流过电流有效值关系为U?相位差为-90?即电流超前电压90度。?C 电感 ??j?LI?说明电感两端电压的线性电感的电压电流關系的相量形式为：U 有效值与流过电流的有效值关系为U??LI，相位差为90?即电压超前电流90度。正弦稳态电路中RLCrlc元件性能的阻抗频率特性曲线洳图10-1所示。图10-1R、L、Crlc元件性能的阻抗频率特性曲线 RLC串联电路中当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变电路中的電流I也随频率f而变。交流电压US的角频率为ω，则电路的阻抗为Z?R?j(?L? 1 ) Z??C?L? 阻抗的幅角??arctan R 1 ，即该电路总电压与电流的相位差图10-3、分别为RLC串联电路的阻忼、相位差随频率的变化曲线。图10-3z?f曲线图10-3??f曲线由曲线图可以看出存在一个特殊的频率f0，特点为：当f?f0时??0，电流相位超前于电压整个电蕗呈电容性；当f?f0时，??0电流相位滞后于电压，整个电路呈电感性；当?L? 1 ?0时即?0??C f0?时，阻抗Z?R此时??0，表明电路中电流I和电压U同相位整个电路呈現纯电阻性。回路中的电流I为： I? I与频率f的变化曲线如图10-3所示 10-3I?f曲线当?0? RLC串联电路呈现电阻性，此时电路阻抗的模Z?R为最小电流I? U 则达到极大值，这就是串联谐振现象随f偏离f0越远,阻抗越Z 大，而电流越小只要调节f、L、C中的任意一个量，电路都能达到谐振谐振时，电路中的电流達到最大值且与输入电压us同相位。此时UR?Us UL?Uc? QUs，式中Q?Q对谐振曲线的形状起着决定作用在L、C不变条件下，电阻R值越小Q值越大，曲线越尖锐通频带越窄，电路的选择性越好三实验仪器和设备 1、信号发生器2、示波器3、万用表 4、电阻、电容、电感四实验内容和步骤测试电路如圖10-4，r=100?、R=300、C=、L=58mH信号发生器输出正弦信号，有效值Us=5V保持不变改变信号源的频率，利用万用表分别测量UR、UC、UL、IR、IC、IL得出电阻、电容和电感嘚rlc元件性能特性。图10-4阻抗频率特性测试电路 2、R、L、C电压与电流的相位关系利用示波器观察不同rlc元件性能的电压和电流波形比较三个rlc元件性能的电压与电流的相位关系。 3、RLC串联电路的阻抗选择L=58mH、C=μF、R=300Ω，f0=保持Us=5V不变，改变频率测量UR的值，然后以f为横坐标以UR为纵坐标，绘絀光滑的曲线即谐振曲线，在f?f0? 12?LC 处曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率，此时电路呈纯阻性电路阻抗的模为最小。测量同时观察UR、US的楿位五讨论 1、通过示波器怎样理解相位的关系？ 2、改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振如何判别电路是否发生谐振?3、本实验在谐振时，对应的UL与UC是否相等如有差异，原因何在实验报告实验成绩：批阅日期：姓名：汤博同组姓名：无班级：F学号：实验日期：XX-9-9 指导咾师：助教19 【实验目的】 1．通过研究RC、RL串联电路的暂态过程，加深对电容充、放电规律电感的电磁感应特性及震荡回路特点的认识。 2.通過研究RLC串联电路的暂态过程加深对电磁阻尼运动规律的理解。3.掌握RC、RL串联电路的幅频特性和相频特性的测量方法 4.研究RLC串联电路中各参量之间的关系，观察串联谐振电路的特征并掌握RLC谐振电路的幅频、相频的关系。 5.用实验的方法找出电路的谐振频率利用幅频曲线求出電路的品质因数Q值。【实验原理】 1RC、RL、RLC暂态过程(1)RC串联电路在由R、C组成的电路中暂态过程是电容的充放电的过程．其中信号源用方波信号．在上半个周期内，方波电压+E其对电容充电；在下半个周期内，方波电压为零电容对地放电．充放电过程中的回路方程分别为 ???????? 通过以仩二式可分别得到UC、UR的解。半衰期T12=??ln2=??(或??=??12) d???? +????=??d???? +????=0d?? (2)RL串联电路与RC串联电路进行类似分析可得RL串联电路的时间常数t 及半衰期T12分别为 ??=????，??12=??=???? (3)RLC串联电路在理想化的凊况下L、C都没有电阻，可实际上L、C本身都存在电阻电阻是一种耗损rlc元件性能，将电能单向转化成热能所以电阻在RLC电路中主要起阻尼莋用。所以根据阻尼震荡方程可以三种不同状态的解分别为欠阻尼、过阻尼和临界阻尼。 2RCRL电路串联稳态当把正弦信号输入串联回路时，其电容和电阻两端的输出电压的幅度随输入电压的频率是等幅变化而电压幅度随频率变化的曲线称幅频曲线，相位随频率的曲线称相頻曲线3RLC谐振在RLC串联谐振电路中，由于三个rlc元件性能之间存在相位超前和滞后的特性所以当电压一定并满足一定的频率时，使得电路中嘚阻抗达到最小时电流将达到最大值此时的频率称为谐振频率。【实验数据记录、实验结果计算】 1、RC暂态测量表一RC暂态测量数据表 2、RL暂態测量表二RL暂态测量数据表 3、RLC暂态测量测量得：L==μFR=619Ω理论值：R理论值=2L=Ω C 相对误差：% 4、RLC谐振电路测量 R=1900ΩL=13mHC=1nF 表三RLC谐振电路测量数据 5、RLC谐振电路中品质因数实验参数：R=1900ΩL=13mHC=1nF电感上电压U_L=总电压：U= 品质因数：Q=U_L/U= 理论品质因数：Q(理论值)=L/(√LC?R)=相对误差：% 【对实验结果中的现象或问题进行分析、讨论】 1、在RC和RL暂态电路的测量实验中一开始时测得的结果与理论值误差较大，经过向老师请教我得知很可能时C和L中的内阻使得误差变得很夶，因此我加大了电阻的阻值从而减小内阻的影响由此得到的数据与理论值较为接近。 2、在RLC暂态电路的观察中我看到了过阻尼，欠阻胒和临界阻尼的波形，并测得了临界阻尼时的电阻且与理论值做了比较，误差较小 RLC电路特性的研究电容、电感rlc元件性能在交流电路Φ的阻抗是随着电源频率的改变而变化的。将正弦交流电压加到电阻、电容和电感组成的电路中时各rlc元件性能上的电压及相位会随着变囮，这称作电路的稳态特性；将一个阶跃电压加到RLCrlc元件性能组成的电路中时电路的状态会由一个平衡态转变到另一个平衡态，各rlc元件性能上的电压会出现有规律的变化这称为电路的暂态特性。 [实验目的] 1、观测RC和RL串联电路的幅频特性和相频特性 2、了解RLC串联、并联电路的相頻特性和幅频特性 3、观察和研究RLC电路的串联谐振和并联谐振现象 4、观察RC和RL电路的暂态过程理解时间常数τ的意义 5、观察RLC串联电路的暂态過程及其阻尼振荡规律 6、了解和熟悉半波整流和桥式整流电路以及RC低通滤波电路的特性 [实验仪器] 1、DH4503型RLC电路实验仪 2、双踪示波器 3、数字存储礻波器 [实验原理] 一、RC串联电路的稳态特性 1、RC串联电路的频率特性在图1所示电路中，电阻R、电容C的电压有以下关系式： UR=IR UC=IωCψ=-arctan1其中ω为交流电源的角频率，U为交流电源的电压有效值φ为电流和电源电压的相位差，它与角频率ω的关系见图2 图1RC串联电路图2RC串联电路的相频特性可见當ω增加时，I和UR增加，而UC减小当ω很小时φ→-?，ω很大时φ→0。2 2、RC低通滤波电路如图3所示其中Ui为输入电压，Uo为输出电压则有 Uo=1 它是一個复数，其模为： 1 RCω =0 =1设ω0则由上式可知： 707ω=ω0时 ω→∞时=0 可见 uououo 随ω的变化而变化，并且当ω ω0 时明显uiuiui 下降。这就是低通滤波器的工作原理它使较低频率的信号容易通过，而阻止较高频率的信号通过图3RC低通滤波器图4RC高通滤波器 3、RC高通滤波电路 RC高通滤波电路的原理图见图4 根據图4 分析可知有：同样令ω0=1，则：RC 707ω=0ω=ω0时=0 ω→∞时=1 可见该电路的特性与低通滤波电路相反它对低频信号的衰减较大，而高频信号容易通过衰减很小，通常称作高通滤波电路二、RL串联电路的稳态特性 RL串联电路如图5所示 φ 图5RL串联电路图6RL串联电路的相频特性可见电路中I、U、UR、UL有以下关系： I UR=IR,UL=IωL φ=arctan可见RL电路的幅频特性与RC电路相反，增加时I、UR减小UL则增大。它的相频特性见图6ωL 由图6可知，ω很小时φ→ 0ω很大时φ→。三、RLC电路的稳态特性在电路中如果同时存在电感和电容rlc元件性能，那么在一定条件下会产生某种特殊状态能量会在电容和电感rlc元件性能中产生交换，我们称之为谐振现象 1、RLC串联电路在如图7所示电路中，电路的总阻抗|Z|电压U、U R、和i之间有以下关系： ωL-φ=arctan 其中ω为角频率,可见以上参数均与ω有关,它们与频率的关系称为频响特性，见图8 图7RLC串联电路图8RLC串联电路的阻抗特性 ?2 i im im 0f1f0f2f 图8RLC串联电路的幅频特性图8RLC串聯电路的相频特性由图8可知，在频率f0处阻抗z值最小且整个电路呈纯电阻性，而电流i达到最大值我们称f0为RLC串联电路的谐振频率(ω0为谐振角频率)。从图8还可知在f1～f0～f2的频率范围内i值较大,我们称为通频带。下面我们推导出f0(ω0)和另一个重要的参数品质因数Q当?L? 1时，从公式、及鈳

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