lcr串联谐振电路实验报告

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　　串联谐振电路

　　在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流相位一般是不同的。如果调节电路元件（L或C）的参数或电源频率，可以使它们相位相同，整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。按电路联接的不同，有串联谐振和并联谐振两种。科学和应用技术上应充分利用谐振的特征，同时又要预防它所产生的危害。

　　串联谐振特点：

　　电路呈纯电阻性，端电压和总电流同相，此时阻抗最小，电流最大，在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压，因此串联谐振也称电压谐振。在电力工程上，由于串联谐振会出现过电压、大电流，以致损坏电气设备，所以要避免串联谐振。

　　串联谐振电路特点：

　　a.电路阻抗Z最小，且为纯电阻，及Z=R

　　b.电路中的电流I达到最大值，且与电源电压相同

　　电路发生串联谐振时的电流称为谐振电流，用Io表示，当电源电压一定时:

　　可根据RLC串联电路的电流是否达到最大来判断是否发生了串联谐振。

　　c.L、C上电压大小相等，方向相反，相互抵消

　　因此串联谐振又称为电压谐振，谐振时电感和电容两端的等效阻抗为0，相当于短路。

　　d.电阻上的电压等于电源电压，达到最大值。

　　e.功率

　　有功功率：电源发出的功率及时电路电阻消耗的功率，且功率最大

　　无功功率：谐振时，电路不从外部吸收无功功率。但电路内部的电感和电容之间周期性的进行磁场能量与电场能量的交换。

        实验原理：
       RLC串联电路如图所示,改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。

       谐振频率仅与原件L、C的数值有关,而与电阻R和激励电源的频率f无关，当ff0时，电路呈感性。
       电路处于谐振状态时的特性
        1）回路阻抗Z0=R,| Z0|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。
        2）回路电流I0的数值最大，I0=US/R。
        3）电阻上的电压UR的数值最大，UR =US。
        4）电感上的电压UL与电容上的电压UC数值相等，相位相差180°，UL=UC=QUS。
        谐振曲线
        电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。

       改变电源频率f，可得到响应电压随电源频率f变化的谐振曲线，回路电流与电阻电压成正比。从图中可以看到，U0的最大值在谐振频率f0处，而后改变输出电压，使其达到最大值的 2/2处，测得fL和fH求出通频带宽。
结论
       RLC串联谐振电路在发生谐振时，电感上的电压UL与电容上的电压UC大小相等，相位相反。幅频特性曲线和相频特性曲线也显示了谐振点的频率与理论计算值一致，大大加深了对谐振电路的理解，具有直观性这时电路处于纯电阻状态， 且阻抗最小， 激励电源的电压与回路的响应电压同相位。谐振频率f0与回路中的电感L和电容C有关， 与电阻R和激励电源无关。品质因数Q值反映了曲线的尖锐程度，电阻R的阻值直接影响。

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