第7章有电路中的谐振-2串并联电路的谐振
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v1.0 可编辑可修改谐振科技名词定义中文名称:谐振英文名称:resonance其他名称:共振定义:强迫振荡频率非常接近于自由振荡频率的系统中出现的振荡现象。
所属学科:电力(一级学科);通论(二级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片谐振电路图谐振即物理的简谐振动,物体的加速度在跟偏离平衡位置的位移成正比,且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动。
其动力学方程式是F=-kx。
谐振的现象是电流增大和电压减小,越接近谐振中心,电流表电压表功率表转动变化快,但是和短路得区别是不会出现零序量。
目录展开定义在物理学里,有一个概念叫共振:当策动力的频率和系统的固有频率相等时,系统受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振。
电路里的谐振其实也是这个意思:当电路的激励的频率等于电路的固有频率时,电路的电磁振荡的振幅也将达到峰值。
实际上,共振和谐振表达的是同样一种现象。
这种具有相同实质的现象在不同的领域里有不同的叫法而已。
应用v1.0 可编辑可修改收音机利用谐振现象收音机利用的就是谐振现象。
转动收音机的旋钮时,就是在变动里边的电路的固有频率。
忽然,在某一点,电路的频率和空气中原来不可见的电磁波的频率相等起来,于是,它们发生了谐振。
远方的声音从收音机中传出来。
这声音是谐振的产物。
谐振电路由电感L和电容C组成的,可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路,统称为谐振电路。
在电子和无线电工程中,经常要从许多电信号中选取出我们所需要的电信号,而同时把我们不需要的电信号加以抑制或滤出,为此就需要有一个选择电路,即谐振电路。
另一方面,在电力工程中,有可能由于电路中出现谐振而产生某些危害,例如过电压或过电流。
所以,对谐振电路的研究,无论是从利用方面,或是从限制其危害方面来看,都有重要意义。
§ 串联谐振的电路一.谐振与谐振条件二.电路的固有谐振频率三.谐振阻抗,特征阻抗与品质因数一.谐振与谐振条件由电感L和电容C串联而组成的谐振电路称为串联谐振电路,如图9-1-1所示。
第7章 电路的频响特性研究与综合本章提要:交流电路的另外一个特征是频率特性,包含幅频特性和相频特性。
本章通过串联谐振实验和RC 选频实验的训练,加深频率特性的认识,掌握相关频率特性实验技能的基本过程。
另外通过对实验综合研究的叙述,初步掌握设计综合实验的基本要领。
本章要求独立完成串联谐振实验和RC 选频实验的操作;熟练训练毫伏表的使用;启发和引导对电路课程整体知识的宏观认识和理解,提倡和鼓励学生参与设计与开发电路综合实验。
7.1 谐 振 电 路一、实验目的和技能要求本实验目的是:学习测定RLC 串联电路的谐振曲线,加深对串联谐振电路特点的了解;用实验方法测定电路谐振的品质因数;学习多用信号发生器和毫伏表的使用方法。
1、设计实际采用的测量线路及相关仪器仪表的接线图;2、阐述采用线路图的实验原理和必要的计算公式;3、拟定实验步骤,制作记录实验数据的表格或实验曲线的坐标;4、总结RLC 串联电路的测量方法,结合串联谐振的方案,能否再设计一个测量并联谐振的电路及相关的实验步骤,并制作记录实验数据的表格或实验曲线的坐标等。
二、实验设计的参考方案——谐 振 电 路 1、实验原理与方法设计1).串联谐振的条件串联谐振的条件为X=X L +X C =0,即CL ωω1=式中,f πω2=。
因此,要实现串联谐振,可以通过调整L 、C 和ω来达到目的。
本实验中,我们把L 、C 固定,利用调整ω的方法使电路发生谐振。
串联谐振的实现,理论上只要L 、C 串联即可,本实验中另串联电阻R ,一方面是为了限制谐振时电流不要太大,另一方面也可测量其端电压,判断电路的谐振状态,同时可以方便地计算出电路的电流。
2).判断电路的谐振状态当电源电压的频率改变时,I (或U R )、U L 、U C 都是频率的函数,其曲线如图7-1-1所示。
随着电源频率的改变,在X L =X C ,即CL ωω1=时电路呈谐振状态,谐振频率为f 0(0f =LCπ21 )。
串联谐振电路原理
串联谐振电路是一种电路结构,由电感、电容和电阻组成。
其原理是利用电感和电容的串联组合来实现谐振。
在串联谐振电路中,电感和电容负责储存和释放电能,而电阻则起到衰减电能的作用。
当频率与谐振频率相等时,电路达到谐振状态,电感和电容将会出现共振现象,形成电流和电压的共振。
在谐振状态下,电路表现出阻抗最小的特性,即电流幅值最大。
谐振频率可以通过以下公式计算:
f = 1 / (2π√(LC))
其中,f为谐振频率,L为电感的感值,C为电容的电容量。
串联谐振电路的应用广泛,常用于无线通信、音频放大和滤波等领域。
通过调节电容或电感的数值,可以实现对特定频率的信号进行放大、选择性滤波或频率调谐等功能。
同时,串联谐振电路还可以作为振荡器的关键组成部分,用于产生特定频率的振荡信号。
总之,串联谐振电路利用电感和电容的串联组合来实现频率选择性和信号放大的功能,在各种电子应用中得到广泛应用。
并联谐振电路原理
并联谐振电路是一种常见的电路结构,它由一个电感器和一个电容器并联连接而成。
在这个电路中,电感器和电容器的并联导致了一种谐振现象。
当电源施加在并联谐振电路上时,电感器和电容器会共同储存能量。
在某些频率下,电感器和电容器之间的能量传递最佳,形成电路的谐振现象。
这种谐振频率称为共振频率。
在并联谐振电路中,电感器的感抗和电容器的容抗互相抵消。
当电路处于共振时,电容器的电流和感抗的电流相等且反相,两者相互抵消,电路中的总电流下降至最小值,这称为共振点。
在共振点附近,电压幅值达到最大值,称为共振幅值。
此时,并联谐振电路呈现出最大的电流幅值。
并联谐振电路具有以下特点:
1. 当频率低于共振频率时,电感器的感抗大,电容器的容抗小,电路呈现电感性质。
2. 当频率高于共振频率时,电感器的感抗小,电容器的容抗大,电路呈现电容性质。
3. 在共振频率点附近,电感器的感抗和电容器的容抗相互抵消,电路呈现纯电阻性质。
并联谐振电路在电子设备中广泛应用,常用于调谐电路、滤波电路等。
了解并联谐振电路原理对电子电路设计和故障排除都非常重要。
L是电感,C是电容在含有电容和电感的电路中,如果电容和电感并联,可能出现在某个很小的时间段内:电容的电压逐渐升高,而电流却逐渐减少;与此同时电感的电流却逐渐增加,电感的电压却逐渐降低。
而在另一个很小的时间段内:电容的电压逐渐降低,而电流却逐渐增加;与此同时电感的电流却逐渐减少,电感的电压却逐渐升高.电压的增加可以达到一个正的最大值,电压的降低也可达到一个负的最大值,同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化,此时我们称为电路发生电的振荡。
电容和电感串联,电容器放电,电感开始有有一个逆向的反冲电流,电感充电;当电感的电压达到最大时,电容放电完毕,之后电感开始放电,电容开始充电,这样的往复运作,称为谐振。
而在此过程中电感由于不断的充放电,于是就产生了电磁波.电路振荡现象可能逐渐消失,也可能持续不变地维持着。
当震荡持续维持时,我们称之为等幅振荡,也称为谐振。
谐振时间电容或电感两锻电压变化一个周期的时间称为谐振周期,谐振周期的倒数称为谐振频率.所谓谐振频率就是这样定义的.它与电容C和电感L的参数有关,即:f=1/√LC.在研究各种谐振电路时,常常涉及到电路的品质因素Q值的问题,那末什么是Q 值呢?下面我们作详细的论述。
1是一串联谐振电路,它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。
此电路的复数阻抗Z为三个元件的复数阻抗之和。
Z=R+jωL+(—j/ωC)=R+j(ωL—1/ωC) ⑴上式电阻R是复数的实部,感抗与容抗之差是复数的虚部,虚部我们称之为电抗用X表示, ω是外加信号的角频率。
当X=0时,电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虚部为零,于是电路中的阻抗最小.因此电流最大,电路此时是一个纯电阻性负载电路,电路中的电压与电流同相。
电路在谐振时容抗等于感抗,所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等,电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU 品质因素Q=1/ωCR,这里I 是电路的总电流。