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1、成绩评定教师签名嘉应学院物理学院普通物理实验实验报告目点级名号项地验验实实班姓座实验时间：—年—月—日一、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、并联电路的相频特性和幅频特性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7■的意义5.观察RLC串联电路的暂态过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二、实验仪器和用具：1.FB318型RLC电路实验仪2.双踪示波器3.数字存储示波器三、实验原理
2、：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的电压冇以下关系式:(b=-arctan其中®为交流电源的角频率，u为交流电源的电压有效值，e为电流和电源电压的相位差，它与角频率co的关系见图2i=Isin&>tu(t)=Usin(cot+^)图2应串联电路的相频特性图1RC串联电路"J见当3增加时,1TI和Ur增加，而Uc减小。当3很小时(
3、)T—二，3很大时(f)T0。2.RC低通滤波电路如图3所示，其屮Uj为输入电压，U。为输出电压，则有它是一个复数，其模为：U。二1Uj
4、l+j・(o・R・C设2r・c，则由上式可知：—=~7=1
5、ujJi+(3・r・c)2可见UpUiUpUiujV20.707,3too时随0）的变化而变化，并且当COVCDo时,U。UiUpUj变化较小，0）＞C0（）时,UpUi0.1CCr+明显下降。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。1KQ{=»U1UxR1KQU0®3RC低通谑波器S4RC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根据图4分析可知冇：U。Ui2同样令％沽则:3=0时,UpUi
6、=03=（0（）时,出=丄ujV20.707UpUi=1可见该电路的特性与低通滤波电路相反,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所示它对低频信号的衰减较人，而高频信号容易通u(t)=Usinwt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:uJr2+（3・L）2Ur=I・RUL=I•cd*L,（
7、）=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60TT由图6可知，3很小时©TO,
8、3很大时©Tqo三.RLC电路的稳态特性：在电路中如果同时存在电感和电容元件，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元件中产生交换，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IZI,电压U,Ur和iZ间有以下关系：（J）二arctanff1）（o*L-R其屮co为角频率，可见以上参数均与co有关,它们与频率的关系称为频响特性，见图8o由图8可知，在频率f°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f°为RLC串联电路的谐振频率（3。为谐振角频率）。从
9、图8还可知,在£L=—时，从公式（11）、（12）及（13）可知Z
10、=R,0=0’im=-3=1=,f=f°=RVL*C2kvL*C这时的电感上的电压：叽=im•
11、ZL
12、=-^—^eUR电容上的电压：=——?——・ucm1cR・o）o・CUc或UL-i5U的比值称为品质因数Qo可以证明：Q二普二即罟=Af書Q=MR2+((D・L)2(1-coRLC并联电路：在图9所示的电路中有:•L*C)2•(wC<
13、R)2(
14、)=arctano)eL-o)C*R)2可以求得并联谐振九频率:r/vw^—LRIT可见并联谐振频率与串联谐振频率不相等（当Q值很大时才近似相等）。图10给出了RLC并联电路的阻抗、相位差和电压随频率的变化关系。0u▲工图10RLC并联电路的阻抗特性s幅频特性.相频特性图9RLC并联电路
15、zhZo-和RLC串联电路类似，品质因数。由以上分析口J知RLC串联、并联电路对交流信号具冇选频特性，右］谐振频率点附近，有较大的倍号输出，其它频率的信号被衰减。这在通信领域，高频电路中得到了非常广泛的
16、图11RC串联电路的暂态特性应用。三.RC串联电路的愆态特性电压值从一个值跳变到另一个值称为阶跃电压在图11所示电路中当开关K合向“1”时，设C中初始电荷为（），则电源E通过电阻R对C充电，充电完成后，把K打向“2”，电容通过R放电，其充电方程为：充电方程为：放电方程为：可求得充电过程吋:放电过程时：dtdUc——+dtUc=E・Uc二E・eRCE一R・C=
