卷。 25号 52012 大学十月物理实验ct。 2012 收稿日期：2012-01-25 文章编号：1007--0055-06 RCRLC 系列电路幅频和相频特性研究（广东海洋大学，宁波，杭州 ） 同时在双踪示波器上观察 RL 和 RLC 系列电路对不同频率信号的响应时间。 串联电路的幅频特性和相频特性。 词语：串联电路； RLC电路； 相频特性； 幅频特性。 对幅频特性和相频特性的影响。 实验设计原理在RCLRC串联电路中，如果加到电路两端的余弦交流信号保持不变，当电路中的电压和电流变化达到稳定状态时，电压（或器件两端的电流）与频率的关系称为幅频特性； 电流与电流之间的相位差与频率的关系称为相-相-频特性[1-2]
设 表示电源的循环频率，UrUC 分别表示电源电流、电路中的电压、内阻 R 上的电流和电容器 C 上的有效值。 表示电路电压 I 与电源电流 U 之间的相位差，则： RC 的总阻抗为： 根据交流欧姆定律，内阻上的电流为： UR=IR 电容器上的电流为： UC 图 2 是上述电流与电流（有效值）的矢量图压电元件串联和并联的特点，注：这里，将逆秒方向上的角度取为正值。 ）求解式中的I，然后代入（电流，电流矢量图UC1.1.1幅频特性UR逐渐减小，UC逐渐减小；时。借助这种幅频特性，可以将电源中的不同频率信号分开，从而形成各种混频器。幅频特性曲线如图3所示。幅频特性曲线1.1.2相频特性。图中所示为2RL串联电路电路（UL分别代表电源）电流、电路中的电压、内阻R上的电流以及电感L上的有效值。它代表电路电压I与电源电流U之间的相位差，则： RL的总阻抗为： UR = IR 同理，将式(15)中的I带入(1314)可得： UR 由上式可得RL串联电路的如下特性： 1.2.1幅频特性 UR逐渐减小，UL逐渐减小；
借助这种幅频特性，可以形成混频器。 图 5 RL 串联电路幅频特性 RL 和 RLC 串联电路幅频和相频特性研究 1.2.2 相频特性 12) 与图 7：从 0 到逐渐减小并逼近 1.3 RLC 串联电路电路如图 8 所示，它与 RC 和 RL 电路不同： 图 8 RLC 串联电路 UR=IR21) 串联电路的相频特性推导如下：记为谐振频率 f0，此特电路的状态称为谐振状态 f0。 电压相位滞后于电源电流，整个电路呈感性。 随着。 电压的相位超前于电源电流，整个电路是电容性的。 图9是RLC串联电路的幅频特性曲线：采用双迹示波法检测相位更为方便。 图9 RLC串联电路幅频特性曲线实验设计方案 2.1幅频特性检测 2.1.1 RC串联电路连接仪器（测试时注意示波器的检测线、函数发生器信号线与电路的连接、公共地的选择）； 函数发生器输出信号的峰峰值电流=1Vpp，在f=10K～100K之间调节函数发生器的频率，在实验R=1KΩ的10个不同频率点，用示波器分别检测内阻和电容的峰峰值电流UR和UC，并将数据记录在表中。 图 10 RC 串联电路实物图 RL 和 RLC 串联电路幅频和相频特性研究 2.1.2 RL 串联电路函数发生器输出信号峰峰值电流 1Vpp，调节函数发生器的频率在=100~3000 之间，实验中 R=40ΩL=1mH，取 10 个不同的频率点，用示波器检测内阻的峰峰值电流 UR 和 UL 以及分别计算电导率，并将数据记录在表中。
2.2.3 RLC串联电路函数发生器输出信号峰峰值电流1Vpp，在f=45K～100K之间调整函数发生器的频率，实验中R=1KΩ，取10个不同频率点，用示波器检测电感、电容的电阻值、峰峰值电流URUC，并将数据记录在表中。 注：可在圆频率附近选取5个点绘制波形图。 2.2 相频特性检测 在检测三个电路波形时，将CH1、CH2 信号设置为交流耦合，用光标线读取URUC 或UR 与UL 的时间差。 如果UC或UL超前于URt，则记为正值，否则t取负值，然后根据公式T360即可得到相位差。 对于RLC串联电路，通过同时观察UR和联通电流的时间差即可得到相位差。 将每次检测的时间差t记录在表中。 实验数据处理及结果分析 3.1 RC幅频、相频特性曲线研究 3.1.1 实验数据记录如表所示。 5400.74035.7-4.8-50.41330.5800.68030.3-3.7-45.74350.6200.62028.6-3.3-44.05400.6400.56025.0-2.6-40.26500.6800.54020.0-1.7- 34 .11700.7400.44014.3-0.8-25.82900.7600.36011.1-0.4-20.623.1.2 RC 幅频和相频曲线 11. 幅频特性曲线 图 12. 相频特性曲线 2πf=2π3510 检测信号的圆频率。
当ω=2..26时，理论值为=2. 相对不确定度：100%=0.055% 百分比差：=3.3% 结果表达式：f0100%=0.06% 百分比差：=3.3% 从幅频特性曲线可以看出：当逐渐减小时，UR逐渐减小， UC逐渐减小； 当UC=UR时，此时的频率为联通的环频。 RL、RLC串联电路幅频、相频特性研究 3.2 RL幅频、相频特性曲线研究 3.2.1 实验数据记录 表2 表2 RL 幅频、相频特性曲线数据。 .6380.2021.338..7380.6740.1820.841..7080.7060.1720.243..6900.7240.1619.945..6840.7280.1619.74 5. .6520.7600.1419.148..5180.8640.1316.158..1880.9960.137.479.643.2.2 RL 相频曲线 13 相频特性曲线 3.2.3 数据处理与分析 由相频特性曲线可以看出上图中的频率特性曲线：当UR=UL=6.2KHz时，即ω=2πF=2π6.210此时检测到电源的圆频率。
ω=3.9010=43.20 理论值 4010=πfL=.=45.0010=1.3Hz 相对不确定度：1.%=0.02% 百分比差异：=3.2% 结果表达式：f08.23.%=0.021% 百分比差异：2.5 % 从幅频特性曲线可以看出：逐渐减小时，UL逐渐减小，UR逐渐减小； 当UL=UR时，此时的频率为联通环频。 3.3 RLC相频特性曲线研究 3.3.1实验数据记录 表3 表3 RLC相频特性曲线数据08701.8200.8800.82014.290.00.00751.8400.8400.90013.700.12.33801.7600.8001.00013.330。 13.83851.7800.7601.08011.760.410.79901。 9000.7401.18011.110.413.96951.9200.7201.2605.000.854..9400.7001.3802.000.589.983.3.2 RCL 串联电路相频特性曲线 14 相频特性曲线 图 3.3.3 数据处理与分析上图从曲线可以看出：f=70KHz，即此时的s为电路的谐振频率。
理论值12=4.6110 RL和RLC串联电路幅频、相频特性研究=0. 相对不确定度：0.%=0.03%百分比差：4.6% 结果表达式：f0100%=0.03%百分比差：）观察波形时，室外光线不宜太亮，否则屏幕不适合观察。 当信号采用交流耦合方式时，由于黑棒内部是连通的，所以不需要使用两个端子，信号会难以显示，即会泄漏。 屏幕色温不宜太高压电元件串联和并联的特点，否则波形腰线会很粗，导致读数不准确。 当太低或太低时，信号无法被检测到并且不稳定。 并且读取时要注意横坐标和纵坐标的单位刻度，这样很容易检测出相位差。 触发耦合可选择CH1，此时读数比较简单。 ）在RL串联电路的检测实验中，导线的接触对实验来说比较重要。 当信号几乎呈直线时，很可能是接触不良造成的，应及时处理）理论上，L两端的电流会随着 的减小而减小，电感值可以任意选择，但实际操作中并不可行。 我第一次使用40uH的电感线圈，由于参数较小，电感两端占用的电流太小，几乎看不到，而且示波器显示出非常微弱模糊的曲线，只有mV的硬度，很难从屏幕上观察到，整个电路都是内阻。 ）测量幅度时，水平单位刻度不宜太大，否则精度不高，难以看出变化。
）在最后一道RLC串联电路的检测中，第一次使用的电容效果并不理想，原因可能是电容太大。 当它不够大时，C占用的电流很小，实际中观察不到理想曲线。 建议改成小电容如）。 综上所述：不难得出，在RCLRC串联电路中，各器件的电流幅值和相位随着信号频率的变化而变化。 在RLC串联电路中，当信号的频率等于电源的周波频率时，电路达到谐振，此时U和I之间的相位差为0，在信号的不同频率下响应。 在双迹示波器中观察服务器电阻和电感并包含包含RLC串联电路训练的频率和相频特性的定量研究。 关键词 ： 相频, 循环特性, 幅度