1、实验三RLC串联谐振仿真实验实验三-RLC串联谐振仿真实验实验三 RLC串联谐振仿真实验一、实验目的1、验证RLC串联电路谐振条件及谐振电路的特点。2、学习使用MULTISIM11仿真软件进行电路模拟。2、实验原理1)理论分析1 发生谐振时满足;2 复阻抗,可见谐振时复阻抗的模最小,即;3 谐振电流,可见谐振时电流值最大。(2)实例RLC串联电路图如图1所示。 图1(原理图) 图2(相量图)设电源电压理论计算,因为:所以:电路发生谐振;电流:电阻R的电压: 电感L的电压: 电容C的电压:电流、电阻R的电压、电感L的电压、电容C的电压的相量图如图2所示。3、仿真实验1、谐振条件的验证:通过设计当
2、和的两种情况对比得出谐振发生的条件,根据原理图1设计仿真实验当时的电感与电容的电压数值,和此时电源电压与电阻电压的波形图相位,如图3和图4所示, 图3(仿真图并测量电感与电容的电压) 图4(电源电压与电阻电压的波形图)改变电容C的值,其他条件不变时即:时设计仿真图如图5 图6(当电路不发生谐振时的电源电压与电阻电压的波形)根据仿真实验的结果可以知道:当时电感与电容的电压数值相等,并且此时电源电压与电阻电压的波形图相位相同,当时电感与电容的电压数值不相等,并且此时电源电压与电阻电压的波形图相位不相同(有相位差如图6)。根据两种情况的比较可以知道:谐振发生的条件是。2、RLC串联谐振电路的特点的验
3、证:在电路中串联一个电流表,并改变电容和电感的数值,记下每一次仿真的电流值的大小,并判断是否发生谐振。仿真图如图7所示,电感(mH)1.074.075.078.07100.07电容(mF)22233电流(A)21.82921.97322.00021.7656.870是否发生谐振否否是否否 表1 图7(在谐振和非谐振时测量电流大小)1) 有仿真实验图7和表1可知:当电路发生谐振时,电路为阻性,阻抗最小,电流最大。2) 有仿真图4可以观察到电源电压和电阻负载两端电压的波形同相位,又因为电阻和电流同相位,所以可知:当电路发生谐振时,电源电压与电流同相位。红色为电容蓝色为电感 图8(电感和电容的电压波形图)3) 通过观察仿真图8可知:当电路发生谐振时,电感电压与电容电压大小相等,相位相反。四、结论与误差分析1、在误差允许的范围内,理论结果与仿真结果相同;2、在用交流电压表测量电感电压与电容电压有微小的误差,主要原因是:电压表有内阻,和在理论计算时对的取值不精确造成的。五、实验总结1. 注意仿真仪表的接线是否正确。2. 仿真实验时应注意频率和角频率之间换算关系,即;3. 由于电流和频率都为近似值,实验值与理论值之间存在误差,应尽量保证数据的准确性。4. 每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源,或者暂停来观察波形。