6.8 安装与测试RLC串联谐振电路（课件）-《电工基本电路安装与测试》同步精品课堂(高教版·第2版)

项目6 安装与测试单相交流电源 6.8 安装与测试RLC串联谐振电路 《电工基本电路安装与测试》（高教版•第2版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1.理解RLC串联谐振电路原理及条件。 2.掌握谐振频率、品质因数计算方法。 能力目标 1.能够正确安装和测试RLC串联电路。 2.学会分析谐振电路参数变化的影响。 情感目标 1.培养学生对电路学习的探索精神。 2.增强学生运用知识解决问题的信心。 项目6 安装与测试单相交流电源 导入情景 01 收音机如何精准选台? 思考： 新知学习 02 一、任务实施 1.安装 RLC 串联谐振电路 RLC串联谐振电路如图6.59所示，将222电阻器、180mH电感线圈与1μF电容器串联，接到低频信号发生器中，交流电流表可以测量电路电流。 安装： 新知学习 02 一、任务实施 2.测试 RLC 串联谐振电路的电流与谐振频率 保持低频信号发生器的电压不变，调节低频信号发生器的频率，将电流表的读数记入表 6.11。 测试： 新知学习 02 一、任务实施 3.分析 RLC 串联谐振电路的特点 当RLC串联电路的电流最大，电源电压和电流同相时电路呈电阻性，电路的这种状态称为串联谐振。 特点： 新知学习 02 一、任务实施 3.分析 RLC 串联谐振电路的特点 (1)串联谐振条件与谐振频率 ① 谐振条件在 RLC串联电路中，当电路端电压和电流同相时，电路呈电阻性，此时 所以串联谐振条件是电路的感抗等于容抗。 特点： 新知学习 02 一、任务实施 3.分析 RLC 串联谐振电路的特点 ② 谐振频率 串联谐振时 所以，谐振频率 特点： 新知学习 02 一、任务实施 3.分析 RLC 串联谐振电路的特点 (2)串联谐振的特点 ① 总阻抗最小 串联谐振时，X=X，电路总阻抗 Z=R为最小，且为电阻性。 特点： 新知学习 02 一、任务实施 3.分析 RLC 串联谐振电路的特点 (2)串联谐振的特点 总电流最大 串联谐振时，因总阻抗最小，在电压U一定时，谐振电流最大，谐振电流为 且电流与电源电压同相位，=0。 新知学习 02 一、任务实施 3.分析 RLC 串联谐振电路的特点 电阻两端的电压等于电源电压，电感与电容两端的电压等于电源电压的 Q倍，即 特点： 新知学习 02 一、任务实施 3.分析 RLC 串联谐振电路的特点 Q称为串联谐振电路的品质因数。品质因数 称为特性阻抗，特性阻抗其实就是电路谐振时的感抗或容抗，单位是。因此，品质因数也可以表示为 新知学习 02 二、任务拓展 1.谐振电路的选择性和通频带 (1)选择性 电路的品质因数Q的大小是标志谐振电路质量优劣的重要指标，它对谐振曲线(即电流随频率变化的曲线)有很大的影响。口值不同，谐振曲线的形状不同，谐振电路的质量也不同。 新知学习 02 二、任务拓展 1.谐振电路的选择性和通频带 (2)通频带 谐振电路的2J012值不能太高。为更好地传输信号，既要考虑电路的选择性，又要考虑一定频率范围内允许信号通过的能力。 新知学习 02 二、任务拓展 2.并联谐振电路 (1)并联谐振频率 理论和实验证明，在一般情况下线圈的电阻R很小，谐振频率近似为 新知学习 02 二、任务拓展 2.并联谐振电路 (2)并联谐振的特点 ① 总阻抗最大 ② 总电流最小 ③ 支路电流等于总电流的Q倍 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 1.关于RLC串联谐振电路，下列说法正确的是（ ）。 A. 谐振时，电感电压和电容电压大小相等，方向相同 B. 改变电阻大小会改变谐振频率 C. 谐振时，电路总阻抗最大 D. 谐振时，电路总电流最大 答案：D 解析：谐振时电感电压和电容电压大小相等，方向相反，A 错误；谐振频率与电阻无关，B 错误；谐振时总阻抗最小，C 错误；总阻抗最小，电压一定时，总电流最大，D 正确。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 2.串联谐振电路的品质因数 Q 越大，意味着（ ）。 A. 电路选择性越差，通频带越宽 B. 电路选择性越好，通频带越宽 C. 电路选择性越差，通频带越窄 D. 电路选择性越好，通频带越窄 答案：D 解析：Q 值越大，电路选择性越好，对非谐振频率信号抑制能力强，但通频带越窄，D 正确。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 3.在RLC串联电路中，当频率高于谐振频率时，电路呈现（ ）。 A. 电阻性 B. 电感性 C. 电容性 D. 无法确定 答案：C 解析：频率高于谐振频率时，容抗小于感抗，电路呈现电容性，C 正确。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 4.对于RLC并联谐振电路，下列描述错误的是（ ）。 A. 谐振时总电流最小 B. 谐振时总阻抗最大 C. 谐振频率与串联谐振频率计算方式完全不同 D. 支路电流可能大于总电流 答案：C 解析：并联谐振时总电流最小、总阻抗最大，A、B 正确；并联谐振频率在一般情况下与串联谐振频率近似计算公式相似，C 错误；谐振时支路电流等于总电流的 Q 倍，可能大于总电流，D 正确。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 5.串联谐振电路中，若电感 L 增大，其他条件不变，则谐振频率（ ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 答案：B 解析：电感增大，根据谐振频率公式，谐振频率会减小，B 正确。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 6.以下哪种情况会使RLC串联谐振电路的品质因数 Q 增大？（ ） A. 电阻增大 B. 电感增大 C. 电容增大 D. 电流增大 答案：B 解析：品质因数与电感成正比，与电阻成反比，电感增大时 Q 增大，B 正确。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 7.在RLC串联谐振电路实验中，若保持电源电压不变，调节频率过程中，电流表读数（ ）。 A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 答案：C 解析：在谐振频率处电流最大，偏离谐振频率电流减小，所以调节频率时电流先增大后减小，C 正确。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 8.并联谐振电路中，若电容 C 减小，其他条件不变，则总阻抗（ ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 答案：B 解析：电容减小，根据并联谐振总阻抗公式，总阻抗会减小，B 正确。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 9.在串联谐振电路中，以下关于电压关系的说法正确的是（ ）。 A. 电源电压等于电阻、电感和电容两端电压之和 B. 电源电压等于电阻两端电压加上电感与电容两端电压之差（考虑方向） C. 电源电压始终大于电阻、电感和电容两端电压 D. 电感和电容两端电压一定相等且等于电源电压 答案：B 解析：电源电压等于电阻两端电压加上考虑方向后的电感与电容两端电压之差，A 选项错误，B 选项正确；谐振时电感和电容两端电压会高于电源电压，C 选项错误； 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 简答题 1.请解释为什么串联谐振电路在谐振时电感和电容两端电压会高于电源电压。 答案： 串联谐振时，电路总阻抗最小且为电阻性，总电流最大。根据欧姆定律，电阻两端电压等于电源电压。而电感和电容两端电压分别为感抗和容抗乘以电流，由于谐振时感抗和容抗较大（且相等），电流又最大，所以电感和电容两端电压会高于电源电压，它们大小相等、方向相反，相互抵消后对总电压无影响，但各自的电压值较高。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 2.简述在实际应用中如何选择串联谐振电路和并联谐振电路。 答案： 当需要从众多频率信号中选择特定频率信号且希望获得较高电压时，如收音机选台，常选择串联谐振电路，利用其电压谐振特性。若在电路中需要提供高阻抗，阻止特定频率信号通过，如在一些滤波电路中，或者希望在一定电压下总电流较小，如在某些功率放大电路的负载匹配中，可选择并联谐振电路，利用其高阻抗特性。同时，还需考虑实际电路的工作频率范围、对选择性和通频带的要求等因素来综合选择。 课堂小结 04 作业布置 05 1. 计算给定RLC串联电路的谐振频率。 2. 分析串联谐振时各元件电压分配情况。 3. 简述收音机选台利用串联谐振原理。 感谢观看 $$