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1、1谐振条件谐振条件 图4.37 RLC串联电路如图4.37所示的RLC串联电路,其总阻抗为 当为某一值,恰好使感抗XL和容抗XC相等时,则X=0,此时电路中的电流和电压同相位,电路的阻抗最小,且等于电阻(Z=R)。电路的这种状态称为谐振。由于是在RLC串联电路中发生的谐振,故又称为串串联谐振振。 对于RLC串联电路,谐振时应满足以下条件 或 为谐振角频率,用0表示,则 电路发生谐振的频率称为谐振频率谐振频率2谐振电路分析谐振电路分析电路发生谐振时,X=0,因此 ,电路的阻抗最小,因而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,其数值为发生谐振时,电路中的感抗和容抗相等,而电抗为零。
2、 电源电压 ,如图4.38相量图所示。图4.38 RLC串联谐振相量图当XL=XCR时,UL和UC都高于电源电压U。因为串联谐振时UL和UC可能超过电源电压许多倍,所以串联谐振也称电压谐振电压谐振。 因为UL或UC与电源电压U的比值,通常用品质因素Q来表示在RLC串联电路中,阻抗随频率的变化而改变,在外加电压U不变的情况下,I也将随频率变化,这一曲线称为电流谐振曲线。如图4.39所示。 图4.39 电流谐振曲线例例4.16在电阻、电感、电容串联谐振电路中,L=0.05mH,C=200pF,品质因数Q=100,交流电压的有效值U=1mV。试求:(1)电路的谐振频率f0。(2)谐振时电路中的电流I
3、。(3)电容上的电压UC。解(1)电路的谐振频率(2)由于品质因数 故电流为(3)电容两端的电压是电源电压的Q倍,即1R、L、C并联谐振电路并联谐振电路 (1)谐振条件)谐振条件当信号源内阻很大时,采用串联谐振会使Q值大为降低,使谐振电路的选择性显著变差。这种情况下,常采用并联谐振电路。图4.41 RLC并联谐振电路(a)电路(b)相量图RLC并联电路如图4.41(a)所示,在外加电压U的作用下,电路的总电流相量要使电路发生谐振,应满足下列条件 即谐振频率为(2)谐振电路特点)谐振电路特点在RLC并联电路中,当XL=XC,即时,从电源流出的电流最小,电路的总电压与总电流同相,我们把这种现象称为
4、并联谐振并联谐振。并联谐振电路的特点特点:并联谐振电路的总阻抗最大。 并联谐振电路的总电流最小。 谐振时,回路阻抗为纯电阻,回路端电压与总电流同相。 2R、L与与C并联谐振电路并联谐振电路(1)谐振条件)谐振条件在实际工程电路中,最常见的、用途极广泛的谐振电路是由电感线圈和电容器并联组成,如图4.42所示。 图4.42 R、L与C并联谐振电路(a)电路(b)相量图电感线圈与电容并联谐振电路的谐振频率为在一般情况下,线圈的电阻比较小,所以振荡频率近似为(2)谐振电路特点)谐振电路特点1)电路呈纯电阻特性,总阻抗最大,当 时, 2)品质因数定义为3)总电流与电压同相,数量关系为 4)支路电流为总电流的Q倍,即因此,并联谐振又叫做电流谐振电流谐振。例例4.18在图4.43所示线圈与电容器并联电路,已知线圈的电阻R=10,电感L=0.127mH,电容C=200pF。求电路的谐振频率f0和谐振阻抗Z0。 图4.43 线圈与电容并联谐振电路解:谐振回路的品质因数因为回路的品质因数Q1,所以谐振频率电路的谐振阻抗 谢谢谢谢