电路中的谐振
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谐振编辑词条B添加义项?谐振电路(英语:Resonant circuit),泛指在交流RLC电路中,电压或电流为最大值时,称之为谐振。
即电感与电容各自的电抗互相抵消,电源所提供的功率都落在电阻上。
谐振电路常应用在无线电与无线通信。
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基本信息∙中文名称∙谐振∙∙全称∙简谐振动∙∙表达式∙F=-kx∙∙应用∙收音机∙∙特点∙容抗等于感抗∙∙条件∙由电感L和电容C串联∙目录1基本概念2谐振解析3电路谐振4其他资料基本概念折叠编辑本段定义折叠在物理学里,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:当电路中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。
应用折叠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。
谐振电路折叠由电感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。
§9.1 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.谐振与谐振条件折叠由电感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。
电工学━
知识点
1
电路中的谐振
1、谐振概念与应用
概念:含有电感电容元件的无源二端网络,在特定条件下,端电压和断电流相位差为零,即同相,称该二端网络发生了谐振。
实质:电容中的电场能和电感中的磁场能互相转换,完全补偿。
电场能和磁场能的总和时刻保持不变,电源不与电容和电感转换能量,只供给电阻所消耗的能量。
应用:谐振电路对频率具有选择性,在发送和接收设备中常用作高频和中低频放大器的负载,可以作为振荡器的组成部分,也可以作为吸收回路滤除干扰信号。
2、串并联谐振异同点
相同点:
(1)电路均呈现电阻性;(2)谐振频率接近相等。
不同点:
(1)串联谐振时,电路总阻抗最小,总电流最大,电感和电容上电压是电源电压的Q倍。
(2)并联谐振时,电路总阻抗最大,总电流最小,电感和电容流过电流是总电流的Q倍。
注意:Q为品质因数,是谐振时感抗或容抗与电阻的比值,当Q 过大时,可能导致电路中出现过流或过压损毁设备。
电路谐振含有电感线圈和电容器的无源(指不含独立电源)线性时不变电路在某个特定频率的外加电源作用下,对外呈纯电阻性质的现象。
这一特定频率即为该电路的谐振频率。
以谐振为主要工作状态的电路称谐振电路。
无线电设备都用谐振电路完成调谐、滤波等功能。
电力系统则需防止谐振以免引起过电流、过电压。
电路中的谐振有线性谐振、非线性谐振和参量谐振。
前者是发生在线性时不变无源电路中的谐振,以串联谐振电路中的谐振为典型。
非线性谐振发生在含有非线性元件电路内。
由铁心线圈和线性电容器串联(或并联)而成的电路(习称铁磁谐振电路)就能发生非线性谐振。
在正弦激励作用下,电路内会出现基波谐振、高次谐波谐振、分谐波谐振以及电流(或电压)的振幅和相位跳变的现象。
这些现象统称铁磁谐振。
参量谐振是发生在含时变元件电路内的谐振。
一个凸极同步发电机带有容性负载的电路内就可能发生参量谐振。
所谓谐振,按电路理论,它是正弦电压加在理想的(无寄生电阻)电感或电容串联电路上。
当正弦频率为某一值时,容抗与感抗相等,电路的阻抗为零,电路电流达到无穷大;如果正弦电压加在电感和电容并联电路上,当正弦电压频率为某一值时,电路的总导纳(导纳是阻抗的倒数)为零,电感、电容元件上电压为无穷大。
前者称为串联谐振,后者称为并联谐振。
用公式表示Z=R+j(XL-XC) 其中,Z为阻抗,R为电阻,XL-XC=X为感抗+容抗=电抗。
从公式中间可以清晰的看出:当感抗XL与容抗XC相等的时候,Z中间只包含实分量R,即纯电阻。
此时即为谐振。
谐振子把振动物体看作不考虑体积的微粒(或质点,点电荷)的时候,该振动物体就叫谐振子。
所谓谐振,在运动学就是简谐振动,该振动是物体在一个位置附近往复偏离该振动中心位置(即平衡位置)进行运动,在这个振动形式下,物体受力的大小总是和他偏离平衡位置的距离成正比,并且受力方向总是指向平衡位置。
电学谐振指的是电磁学物理量的强度在一个中值上下进行波动,也是类似运动学的谐振。
电路中谐振的概念
谐振是电路中一种特殊的现象,它指的是电路中某些元件的电流和电压呈现出周期性的变化,这种变化的频率称为谐振频率。
在谐振频率处,电路中的能量会被不断地转移和积累,从而使电路的响应变得非常强烈。
在电路中,谐振通常发生在由电感和电容组成的谐振电路中。
这种电路中,电感和电容的相互作用会导致电路中的电流和电压呈现出周期性的变化,从而形成谐振现象。
谐振电路通常分为串联谐振电路和并联谐振电路两种。
串联谐振电路中,电感和电容串联在一起,而并联谐振电路中,电感和电容并联在一起。
不同类型的谐振电路在谐振频率和响应特性上有所不同。
谐振在电路中有着广泛的应用,例如在无线电通信中,谐振电路可以用来选择特定的频率进行信号传输和接收。
此外,在音频放大器和振荡器中,谐振电路也是非常重要的组成部分。
总之,谐振是电路中一种非常重要的现象,它在电路设计和应用中都有着广泛的应用。
对于电路工程师和电子爱好者来说,了解谐振的概念和特性是非常重要的。
正弦交流电路中的谐振、功率等相关概念在正弦交流电路中,谐振是指电路中电感(L)和电容(C)的阻抗对频率的变化呈现出共振现象的情况。
正弦交流电路中的谐振可以分为串联谐振和并联谐振两种情况。
1. 串联谐振:当电感和电容串联连接时,电路在特定的频率下,电感的感抗和电容的容抗大小相等且相互抵消,此时电路的总阻抗达到最小值,电路呈现出谐振现象。
2. 并联谐振:当电感和电容并联连接时,电路在特定的频率下,电感的感抗和电容的容抗大小相等且相互抵消,此时电路的总阻抗达到最大值,电路呈现出谐振现象。
谐振频率(Resonant Frequency)是指使电路达到谐振状态所需的频率,对于串联谐振和并联谐振电路而言,其谐振频率分别为:f=谐振电路在谐振频率下具有以下特性:1. 电流最大:在谐振频率下,电路中的电流达到最大值,而电压最小。
2. 总阻抗最小:在谐振频率下,电路的总阻抗达到最小值,等于电路中的纯电阻值(串联谐振)或者最大值(并联谐振)。
3. 功率因数为1:在谐振频率下,电路中的电感和电容的感抗和容抗大小相等且相互抵消,电路中只有纯电阻,功率因数为1,电路无功耗。
4. 能量传递效率最高:在谐振频率下,电路中的能量传递效率最高,能量传输损耗最小。
功率是交流电路中一个重要的参数,其计算方法是:P=VIcosϕ其中,V 为电压,I 为电流,ϕ为电压和电流的相位差, cosϕ为功率因数。
在谐振状态下,电路中的功率因数为1,因此电路的功率可以简化为:P=VI在串联谐振电路中,电压和电流同相位,功率为正数;在并联谐振电路中,电压和电流反相位,功率为负数,表示能量的吸收。
总之,在正弦交流电路中,谐振和功率是交流电路中的重要概念,对于电路的设计和分析具有重要意义。
电路中谐振的概念
电路中谐振是指在特定频率下,电路中的电感和电容元件之间的相互作用使得电路产生共振现象。
谐振是电路中能量交换最为有效的情况之一,其频率被称为谐振频率。
在一个电路中,电感和电容元件会在特定频率下形成谐振回路。
在谐振频率附近,电感和电容之间会建立一个特殊的交流电路,使得电路中的电流和电压呈现出共振的现象。
谐振的概念可以通过振荡的简单LC电路来解释。
在这样的电路中,电感和电容通过一条导线相连。
当电容储存电荷时,电场能量储存在电容器的电场中。
当电容器的电荷快速释放时,电感器中的磁场能量将电流储存在电感器中。
这种电流和电压的周期性交换导致了电路的谐振。
谐振频率是使得电感和电容元件之间的能量交换最大化的频率。
在LC电路中,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为电感的值,C为电容的值。
谐振在电路设计和应用中具有重要的意义。
一些电子设备和通信系统会利用谐振效应来实现信号传输、滤波和放大等功能。
例如,无线电调谐器使用谐振电路来选择特定的频率进行接收和发送信号。
此外,谐振还在音频设备中发挥重要作用。
例如,音箱中的谐振腔体可以增强特定频率的音频信号,使其更加丰满和饱满。
总之,电路中谐振是指在特定频率下,电感和电容元件之间的相互作用使得电路产生共振现象。
谐振频率是使得能量交换最大化的频率,它在电路设计和应用中有着重要的作用。
电路中的谐振
在含有电感和电容元件的电路中,电路两端的电压与其中的电流一般是不同相的。
如果调节电路的参数或电源的频率而使它们同相,这时电路中就发生谐振现象。
按发生谐振的电路的不同,谐振现象可分为串联谐振和并联谐振。
下面分别讨论这两种谐振的条件和特征。
1、串联谐振
在,,元件串联的电路中(图1),当
或(1)
时,则
即电源电压与电路中电流同相,这时电路中发生串联谐振。
式(2.51)是发生串联谐振的条件,并由此得出谐振频率
(2)
可见只要调节,或电源频率都能使电路发生谐振。
(a)
(b)
图1电阻、电感与电容元件串联的交流电路
串联谐振具有下列特征:
(1) 电路的阻抗模,其值最小。
因此,在电源电压不变的情况下,电路中的电流将在谐振时达到最大值。
即。
(2) 由于电源电压与电路中电流同相,因此电路对电源呈现电阻性。
(3) 由于,于是。
而与相位相反,互相抵消,对整个电路不起作用,因此电源电压(图2)。
图2串联谐振时的相量图
但是,和各自的作用不容忽视,因为
(3)
当时,和都高于电源电压。
如果电压过高,可能会击穿线圈和电容器的绝缘。
因此,在电力工程中一般应避免发生串联谐振。
但在无线电工程中则常利用串联谐振以获得较高电压,电容或电感元件上的电压常高于电源电压几十倍或几百倍。
例如,图3所示是接收机的输入电路。
它的主要部分是天线线圈和由电感线圈与可变电容器组成的串联谐振电路。
图中的是线圈的电阻。
天线所收到的各种频率不同的信号都会在谐振电路中感应出相应的电动势。
改变,对所需信号频率调到串联谐振,那么这时回路中该频率的电流最大,在可变电容器两端的这种频率的电压也就较高。
其他各种不同频率的信号虽然也在接收机里出现,但由于它们没有达到谐
振,在回路中引起的电流很小。
这样就起到了选择信号和抑制干扰的作用。
图3接收机的输入电路(a)电路图;(b)等效电路
2、并联谐振
图4(a)所示是线圈与电容器并联的电路。
当发生并联谐振时,电压与电流同相,相量图如图4(b)所示。
(a)电路图
(b)相量图
图4与的并联电路
由相量图可得
(4)
由于
通常线圈的电阻R很小,一般在谐振时,,于是将上列式子简化后代入式(4),即可得出谐振频率
(5)
并联谐振具有下列特征:
(1) 由于,故从图4(b)的相量图可见,
这说明:第一,并联谐振时电路的阻抗模较大,电流也就较小;第二,谐振时两并联支路的电流,相位近于相反,大小近于相等,比总电流大得多。
(2) 由于电源电压与电路中电流同相,因此电路对电源呈现电阻性。
谐振时电路的阻抗模相当于一个电阻。
并联谐振在电工电子技术中也常应用。
例如利用并联谐振时阻抗模高的特点来选择信号或消除干扰。