淺析RLC串聯(lián)諧振電路特性曲線的物理意義

楊軍

摘 要：在交流電路中，由電阻R，電感線圈L和電容C串聯(lián)而成的電路，是一種基本而實(shí)用的電路，電路與交流信號(hào)的頻率有著密切的關(guān)系，本文將用實(shí)驗(yàn)討論其諧振時(shí)相關(guān)的物理現(xiàn)象，該電路在通信與無(wú)線電技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：串聯(lián)諧振

一、RLC串聯(lián)諧振電路數(shù)據(jù)采集

按右圖連接電路，圖中電阻R取100歐，電容C取0.1微法，電感線圈L取180毫亨，交流信號(hào)輸入4.5伏，頻率由700Hz至1800Hz連續(xù)變化的正弦波。

1，保持輸入正弦波電信號(hào)源u=4.5伏不變，讓信號(hào)源頻率由700赫茲，連續(xù)變化至1800赫茲，間隔100赫茲，分別測(cè)取各頻率點(diǎn)電路中的電流I，記入表格。

2，分別測(cè)取各頻率點(diǎn)中，電阻R，電容C，電感線圈L以及電容C和電感線圈L兩端電壓，也即是分別對(duì)應(yīng)表格中的電壓UR，UL，Uc，ULc（UL+Uc），記入表格。

二，繪出I-f（圖1），UR-f（圖2），UL-f（圖3），UC-f（圖4），ULC-f（圖5）幅頻特性曲線圖

三，幅頻特性曲線分析

我們知道RLC串聯(lián)電路在諧振時(shí)，電路中的阻抗最小，在一定的電壓下，電路中的電流最大。

1，由（圖1）得知，在頻率f0=1250Hz的時(shí)候，電流最大，由（圖2），（圖3），（圖4）得知，對(duì)應(yīng)頻率f0=1250Hz時(shí)，各元件上的端電壓最大，顯然，本電路的諧振頻率是1250Hz。

2，由（圖3），（圖4）得知，對(duì)應(yīng)諧振頻率f0時(shí)，有電壓UL=UC，而且是遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)源電壓，因此特點(diǎn)，該電路常應(yīng)用于無(wú)線電電路的選頻。

3，由（圖5）得知，在頻率f0=1250Hz時(shí)，電容C與電感線圈L串聯(lián)的端電壓最小，這時(shí)因?yàn)殡娙菖c電感線圈中的電壓相位互為180度，正好相反，所以疊加后電壓減小。當(dāng)電路諧振時(shí)，由于它們的電抗相等，理論上二者疊加電壓為零，而曲線中，疊加電壓后不為零，造成的原因是，電感線圈L存在一定電阻，所以，電容與電感線圈疊加電壓在實(shí)際電路中不為零，在本實(shí)驗(yàn)測(cè)出的曲線中得到很好的驗(yàn)證。

四、諧振頻率f0的誤差分析

1，理論計(jì)算值f0=1187Hz，實(shí)驗(yàn)值f0=1250Hz

造成誤差的原因有元件的真實(shí)值誤差，測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)的讀數(shù)誤差，本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較好的反應(yīng)了RLC串聯(lián)諧振電路的特性。

五，結(jié)論

這些特性曲線反映了電路諧振時(shí)的物理現(xiàn)象，驗(yàn)證了RLC串聯(lián)諧振電路的諧振頻率，從而得到一個(gè)對(duì)RLC電路的感性認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)諧振電路發(fā)生諧振的印象，對(duì)今后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)電路的應(yīng)用起到了很大的幫助作用。

參考書(shū)籍：

《電工學(xué)基本教程》 湖南大學(xué) 武漢水利電力學(xué)院 編 ? 高等教育出版社出版