用研讨教学法进行RLC串联谐振实验教学

由于电阻器、电感器和电容器并非理想的电路元件,如果实验方法不当将造成较大的系统误差,使学生对RLC谐振理论与实验产生难解之惑。采用“研讨教学法”,引领学生分析讨论RLC串联实验电路的谐振原理,确定减小系统误差的实验方法,使学生更好地通过实验研究RLC串联谐振特性,并探讨实验中电感和电容的特性,培养学生分析解决实际问题的能力,并领悟RLC串联谐振实验的物理思想。     

Matlab与实验相结合测量载流圆线圈磁场的新方法探究

通过搭建RLC串联谐振与电磁感应法测量载流圆线圈磁场的理想化模型,利用Matlab编程仿真,模拟不同电容与载流圆线圈串联达到谐振时,具有串联电容C越小,感应电动势U_m越大的分布规律.Matlab仿真结果说明RLC串联谐振改进电磁感应法测量载流圆线圈磁场科学可行,并对实际实验提供指导.实际实验效果最佳的3种电容即0.099 μF、0.100 μF、0.11 μF中,U_m实测结果符合Matlab仿真规律.最小电容即电容为0.099 μF时,圆线圈中心磁场测量误差仅为2.23%,精确度最高,远远高于传统电磁感应法测量误差15.67%.基于Matlab与实验相结合设计了一种测量载流圆线圈磁场的新方法,操作简便,现象明显,精确可靠,可推广到其他不同类型的线圈激发的弱磁场测量.     

谐振式磁耦合无线电能传输系统传输特性及实验仪设计

利用磁耦合理论,分析了谐振式磁耦合无线电能传输系统的传输特性,开发了一种谐振式双线圈磁耦合无线电能传输实验仪.利用LED负载直观定性地观测了系统的传输特性,实验测量了发射线圈高频等效电阻及系统输出功率与信号频率、传输距离和负载的关系,获到了最大传输功率条件和频率分裂规律.实验表明,线圈在MHz频率下趋肤效应明显,频率越高,等效电阻越大;磁耦合无线电能传输系统的谐振特性不仅与频率相关,还与耦合系数相关;最佳全谐振时输出功率和传输效率最大.本实验仪可拓展测量RLC串联电路稳态特性,工作稳定,实验与理论吻合好.     

RLC串联谐振电路的幅频特性研究

基于RLC串联谐振电路的原教学方案,引入新设计的组合开关,提出新的教学方案,对串联谐振电路的幅频特性研究相关实验教学内容进行了适当扩充,较为全面地展示了串联谐振电路的幅频特性,实现了教学方案的分层设计.在多途径精准确定谐振频率的基础上,实现了回路主要参量的测定,简化了实验操作步骤.     

微型固态特斯拉线圈尖端放电演示仪

微型固态特斯拉线圈尖端放电演示仪以RLC串联谐振为基本原理实现高压放电.振荡信号由555输出,以Mosfet驱动芯片TC4420构建驱动电路,功率电路采用MOS管IRFP460,音频采用电源调制方式.该仪器可以演示尖端放电现象、音乐电弧、荧光灯隔空点亮以及无线传电现象.演示实验装置采用模块化设计,体积小、功率低,既达到了演示效果,又保障了演示实验的安全性.     

RLC串联谐振电路实验的相关问题探讨

通过理论分析了串联谐振电路的谐振原理,探讨了RLC串联电路的谐振特性,包括谐振频率、谐振电压和品质因数.由于电感阻抗的存在对电路谐振特性造成了一定的影响,在实验中发现,谐振特性曲线比理论曲线更平坦,测量的品质因数Q值比理论值偏小.     

RLC串联谐振教学实验的研究

ＲＬＣ串联谐振教学实验的研究陆申龙，曹正东（复旦大学上海２００４３３）（同济大学上海２０００９２）在物理实验教材中，ＲＬＣ串联谐振实验的教学重点是通过做ＲＬＣ串联谐振实验，使学生学习该谐振电路的电流随频率变化的特性，并掌握测量电路谐振曲线的方法．由谐...     

串联谐振电路Q值的计算与意义

在实际电路中,即使是一个简单的线圈,不仅有电感,还有电阻,不能分割,但可以用集中的电感L与电阻R串联电路模型来表示.作为具有代表性的典型模型,经常研究电阻、电感、电容串联电路.1RLC串联电路的特点与谐振现象如图1所示是由电阻、电感和电容相串联所组成的RLC串联电路.在此电路中,电容和电感是储能元件,其中能量的转换是可逆的,而电阻是耗能元     

RLC串联谐振电路实验方法改进探究

针对传统实验方法存在操作繁琐、谐振点附近电压变化缓慢等问题,提出了改进实验测量的方法,通过测量电容电感两端合电压与信号源输出电压的比值随频率变化曲线来测定谐振频率。与传统实验方法对比表明,该实验方法不仅能达到与传统实验方法相同的实验结果,而且能改进实验操作,并加深学生从不同角度对电路谐振特性的理解。为RLC串联电路谐振频率的测量提供了新的思路和切实可行的实验方案。     

基于虚拟仪器的RLC谐振电路实验系统研究

基于虚拟仪器技术,在HLD-RLC-Ⅲ型号的RLC综合实验仪基础上,利用数据采集卡将实验仪输出的模拟信号转换为计算机能够处理的数字信号,配合LabView编制的虚拟仪器程序,实现测量RLC串联谐振电路特性的实验系统的设计与搭建。与传统的实验方案相比,其数据采集、信号处理、数据显示等功能都是虚拟仪器程序实现的,这些功能可根据实验内容重新设计,因此该系统在实验内容方面具有灵活的拓展性,利用该系统不仅能够完成测量RLC串联电路基本特性的基础实验教学,同时还能够对学生开展设计性实验训练,以此调动学生的积极性和创造性,提高学生的实践动手能力。     

RLC串联电路谐振时电感和电容上的电压不是极大值

本文证明,RLC串联电路处于谐振状态时,电感和电容两端的电压(有效值)并不是极大值。并对“RLC串联电路”实验提出改进意见。把正弦信号源接在RLC串联电路上,如图1所示,保持信号源输出电压U(有效     

串联谐振高压电容充电电源设计及分析

针对高功率脉冲驱动源的重复频率充电需求,基于全桥串联谐振恒流充电技术,研制了一台紧凑型串联谐振高压电容充电电源,平均充电功率12 kW。该电源采用超级电容器预储能和全桥串联谐振电路,大幅降低了场地供电需求,结合模块化集成设计,实现了一体化、便携式设计。针对脉冲驱动源工作需求,分析了全桥串联谐振电路的基本原理和工作过程,给出了电路参数设计方法和Pspice电路仿真结果,利用该电源对等效电容量为0.3 μF的脉冲驱动源进行了充电测试,实现了45 ms内充电60 kV以上,实验结果表明, 其输出能力满足PFL-Marx脉冲驱动源的20 Hz重频充电需求。     

一种新型凹面磁耦合谐振式无线电能传输装置

目前文献中，市场上多采用平面发射线圈、平面接收线圈实现磁耦合谐振式无线电能传输，弊端是传输效率不高。针对此弊端，设计并自制一新型凹面发射线圈。利用磁通门传感器测量磁场分布，结果表明，凹面发射线圈的磁场分布较平面发射线圈明显向中轴线汇聚；搭建实验电路进行对比实验，结果表明，对于相同的平面接收线圈，凹面发射线圈较平面发射线圈传输效率明显提高，高达10%。     

涂层超导体无线能量传输理论研究与实验验证（英文）

近年来,随着2007年强磁耦合谐振式无线能量传输实验的成功,无线传能(WPT)受到科学界越来越广泛的关注.强磁耦合谐振式无线传能可以实现中距离、非辐射和高效率的能量传输,本文基于这种方式,将高温涂层超导体用于无线能量传输系统,期望利用其相对于传统导体低得多的电阻率提高系统的效率;利用公式分析了超导无线传能系统的能量损耗,并通过相关的数值分析和实验的方法验证了计算公式的正确性.描述了实验电路的搭建,包括能量供应、高频驱动电路和谐振线圈的制作.同时,本文利用常用的电路仿真软件Multisim,研究了WPT系统的传输效率、传输功率和传输损耗随传输距离的变化规律.结果表明:WPT系统的工作性能与传输距离密切相关,并且存在一个最佳的传输距离,而且这个距离与谐振线圈的材料无关.     

微型电弧放电演示仪的制作

介绍了以RLC串联谐振为基本原理实现高压放电的微型电弧放电演示仪,该仪器通过特斯拉线圈实现尖端放电、隔空点亮荧光灯、音乐电弧以及无线传电等功能的演示,该实验装置体积小、安全性高,方便学生更好地观察高压放电的物理现象.     

RL与C并联谐振电路品质因数精确值的计算

在谐振电路中,品质因数是一个重要的参数.一般教材对RLC串联谐振电路和RLC并联谐振电路的品质因数讨论较多,品质因数一般定义为电压或电流之间的比值.对实际应用中较为常见的电感线圈和电容并联谐振电路,即RL与C并联谐振电路的品质因数的讨论较少.本文根据谐振电路储能与耗能所定义的品质因数,计算了实际中常用的电感线圈和电容并...     

串并联电路在实际电路中的应用

中专物理教材(陕西省中专物理教材组编工科中专物理教材)对串联电路的分压作用和并联电路的分流作用在实际电路中的应用,分别以扩大电压表和电流表的量程为例加以说明.如果老师能够结合本校实验室所用的电压表、电流表的内部线路进行分析,不但能为学生分组实验提供有力的理论依据,还能使学生更好地理解中学教材中的相关内容:“电压表电阻很大,在电路中相当于开路;电流表电阻很小,在电路中相当于短路”.     

串并联谐振的演示

串联谐振和并联谐振都是交流电路中的重要现象,在电工、无线电等领域中有着广泛的应用。学生对此很有兴趣,但总难免产生“玄妙”感。以往用讯号发生器和示波器进行观察,也不能立即消除这种“玄妙”感。笔者在讲授这部分内容时,边讲边做了如下的演示实验。学生普遍认为,这个实验既直观又生动,因而对谐振的认识也深刻多了。一、几件仪器的制作     

数字电桥测量LC谐振特性

了解LC电路的谐振特性是核磁共振激发或检测实验的关键,为此介绍了在使用数字电桥测量LC电路的幅频和相频特性中,既要了解交流毫伏表的测量局限性,又需理解电压与电流之间相位差的物理含意及其重要性.同时,基于物理原理和数学描述,理解直接测量和间接测量或显示量之间关系,而最终实验显示结果可能是由复杂的数据处理分析所得.实验结果表明:LC并联谐振可实现电流放大功能,更适合于核磁共振激发;LC串联谐振具有电压放大作用,有利于核磁共振检测.本工作拓展了LC谐振特性的实验测量方法,帮助了学生认识到最终实验显示结果可能并非直接测量原始数据.     

柔性双连杆机械臂末端振动测量的研究

讲述了用PSD构造柔性臂末端振动测量系统的设计与实现过程 ,包括测量原理 ,光学系统的构造 ,PSD的后续处理电路和系统标定等。介绍了一个基于PSD的双连杆柔性机械臂末端振动的测量系统及实验结果。测量准确度达 0 .1mm。