RLC串联谐振电路实验误差的分析及改进

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第2 O卷

第 2期

20 0 1年 6月

浙江海洋学院学报 (自然科学版) fu l f hj n ca i ri ( a rl cec) oma o ei gO enUnv syN t a Si e Z a e t u n

V 12 N . 0. 0 o2

J n, 0 1 a . 0 2

文章编号： 0 8—8 0 2 0 )2—0 6 0 10 3 X(0 1 0 13— 4

研究简报

R C串联谐振电路实验误差的分析及改进 L陈庭勋(浙江海洋学院工程学院 .浙江舟山 3 6 0 ) 10 4

摘

要：电工学等课程的 R C串联谐振电路实验中， L实测数据与教材所述不相符，其原因是实验箱中元件性能差之故。

通过实际分析，针对性地更改有关元件，有以达到良好的实验效果。 关键词：振频率；谐电感；容；电内阻；耗；损电压转移比

中圈分类号：Ml 14 T 3 1

文献标识码： B

An a y i nd Am e i r to ft p r me a An l ssa lo a i n o he Ex e i nt l Er o n r r o RLC e i sRe o nc r ui S re s na e Ci c tCh n Ti g u e nx n

(n ne n olg f hj n ca nvrt Z osa 3 60, hn) E 6 ef gCl eo eagO enU i sy huhn 104 C ia i e Z i e i,Ab t a t I e e p r s r c: n t x ei ns o C rs n n e cr u ti ec r c l m fee t c l n i e r g o s r e h me t n RL e o a c ic i n t u r u u o l cr a gn e i h i i e n b ev d,

d t o n t l a sc n om h s i e n txb o s T i i c u e y p o e o ma c f h o o e t i aa d o w y o fr t t o e wr tn i e to k . h s s a s d b o rp r r n eo e c mp n n s n a o t f t t e e p rme tb x s T r u h a t al n l zn。 e o t r d o i r v h ee a t o o e t∞ a o h x e i n o e . h e g cu l a ay i g y f rsa e ma e t mp o e t

e r l v mp n n n c s S t a h e e b t re p r n a f c . c iv e t x ei e me t l f t e e Ke r s: s n n e f q e c;n u t n e c p ct c; n rr ssa c; l g; ot g r n frr t y wo d r o a c r u n y i d c a c; a a i e e n a e i e e it e u l e v l e t se a i n n a a a o

R C串联谐振电路实验是《 L电工学》电路基础》及《课程的常规实验。学生在实验中测得的特性曲线形状基本正常，但很多的数据却让人费解，其原因何在？出现了问题就有必要进行分析。

1原理L C

在理相化状态下，分析较为简单，以图 l的电压转移比“考察电路若的频响特性，以很方便地得到可l

—也 C— =∞一—

u——一 :丽一C是串联电路的谐振频率，为输人电压，电阻上的输出电压。 O 0以指

图 i电压转移比F g 1 V l g rn f rr t i o t e t s ai a a e o

在实验指导书中，电路参数取值为 L=5 mH, 0 1, C= . R:20% 01。其谐振频率：4 5×1/ 0 md s

收稿日期：0 0一l 20 1—2 7

作者简介：陈庭助{9 2一)男，江宁城^ .验师 . 16,浙实研究方向：子技术应用电

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浙江海洋学院学报 (自然科学版)

第2 0卷

(: . H ) a E转移比的幅频特性为： 7 1k z, . g:

Q

:

u

由此可画出幅频特性曲线如图 2、图 3所示：幅频特性曲线在线性坐标中呈现出非对称结构，常用在对数坐标中基本上呈现出对称结构。

2实验中存在的问暖以上理想化的特性，同实际测试确实有着明显的区别，其中包含有常规测量误差所造成的数值偏差，还有得学生实验出现了很多疑问，主要集= i\

1

O 7

O

更多的是除此以外的非常规结果，使毒0

中在谐振频率和电压转移比方面。一

图 2横轴为线性坐标时的曲线F g 2 Cu v fln a i o r iat i r e o ie rt e o d n e y

图 3横轴为对数坐标时的曲线Fi 3 Cu v

fl a ih c odiae g r e o og rt m o r n t

般都容易想到，实际电感存在

有内阻 r实验用的实际电路可模型化，

为图 4所示的电路图。用万用表测量实际电感内阻得到的值为 r .=95n。按图对电路对谐振中心频率进行仔细测试，据记录于表 l中。数表 1实验数据.

1 E p r n aa x e me t t i d

囤 4实验电路Fi. Ex e i g4 p rmen icut tc r i

测量用仪表：0 5 0型万用表； J6 1型信号源； F 13型晶体管毫伏表； J38型双踪示波器。频率 X 13 D 27 X42数值是从信号源自身的指示中获得。从测量结果可以很明显地看出：

1谐振电路的 L ) c总内阻在发生变化在已排除信号源内阻影响的情况下，最高的电压转移比/u

并不等于 R R+[9/ 15 9 5:O 9;3 (3 95:0 8]其中的电阻 R是金属膜电阻，/ 15 (9+ . ) .55/ 5+ .) .4,其阻值比较稳定，不必怀疑，只能说明电感的实际内阻并不等于万用表测得的电阻值，电容也可能存在着明显的靖电电阻。

为了从其它途径获得电感在测试状态下的实际内阻值，利用图 5所示的电路进行测量。尺为外接已 知电阻。用毫伏表测出端口的总电压 u电阻上的电压 -电感上的电压，、、根据下式就可获取其电阻值。,:::

R-

由这个连等式可以得到：川 ( = f = }

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第 2期

陈庭勋：L R C串联谐振电路实验误差的分析及改进

从而导出内阻及电感的计算式：r=

(

一争 - )

=船一古产

由表 2的结果可知，电感的交流内阻 r值确实不等于万用表测得的电阻值， 它与信号频率有关。信号频率越高，等效内阻越大。上表中频率变化为 2 H k5 Hz 1k z,阻变化情况分别为 2 n一 3 n÷ 3和 1n一2 n一2 n。 k￣- H时电 0 O 7— 4n 4 2 6

究其原因，主要是电感磁心存在高频损耗和线圈导线的高频趋肤效应所致。除此以外，频率一定时，内阻还随信号幅值 (在其电感电流 )的增大而增大，原因可其能是磁滞损耗造成实验箱中的小体积

的电感，了提高其电感量，为估计内部装有铁心，损耗较大，得等效电阻随信号频率电压的增加而上升。使 图5测量内阻电路“

心率篓妻电 (二流的同有表确内…据(:5频篓 压即感 )而~定阻实…… 19)随入号电不输信电… 2………测： n的数 Rl ………所改变，从理论上讲，但串联谐振频率只决定于电" a b le曲扭毗协。咖。 ' h 。容量 C及电感量 L,与工作电压无关，么，那只能信号频率/H U V U/职 i r Lnl kz/ L V/ V m/f 是电容器容量 C与电感的电感量 L的稳定性不良对于电感，内部含有铁心， 若由于铁磁性材料 2 2 40 17 . . 0 33 . 0 2 0 1 4 78 67 . 10 03 085 .8 6

的磁化曲线为非线性，电感量 L一般是非常数。在起始阶段随励磁电流的增加，导磁率会增加，其从

55

40 29 5 40 36 0

23 0 I4 5

3 72 2

79 .67

10 07 065 0 4

而造成信号电流的增加使其电感量也增加，谐振频率下降。这一分析与实验数据相吻合。于电容对器，其介质损耗可能会随两端电压的升高而增大，

1 0 1 0

4 3 2 6

77 68

1 08 045 0 9 . 0

注：测量时容易造成误差，此读数因要求很准.稍有偏差就 台影

等效容量发生变化，同样要影响到电路的谐振参响内 r阻的测量值。若电精度不高.量同表的在测一组数据时， 不要数。 更换量程；还要注意尽量喊小引线另外，接触电阻，减 …… 此处隐藏：3712字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……