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串聯諧振原理的實踐及運用!

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串聯諧振原理的實踐及運用!

發布日期:2019-01-08 作者: 點擊:

  一、RLC串聯諧振的基本表現

  在RLC串聯電路中,電抗X的值決定電路的性質。當X>0時,電路呈感性;當X<0時,電路呈容性;當X=0時,電路呈阻性,電壓和電流同相,電路的這種狀態叫串聯諧振

  下麵做兩個實驗,進一步驗證串聯諧振的典型現象,深入探究串聯諧振的條件、特點、規律和具體運用。

  [實驗1]:

  在實驗電路中,保持電源電壓不變,使電源的頻率由低到高變化,澳門AG平台可以觀察到指示燈由暗逐漸變亮,當電源頻率增大到一定數值時,指示燈的亮度達到最亮程度,

  繼續增大電源頻率,指示燈又逐漸變暗。

  [實驗2]:

  在實驗電路中,澳門AG平台把電容C換成可調電容,保持電源電壓和頻率不變,改變可調電容C的大小,使其電容量由小逐漸變大,澳門AG平台也能觀察到指示燈由暗逐漸變亮,當可

  調電容增大到某一數值時,指示燈亮度達到最大程度,繼續增大可調電容容量,指示燈又逐漸變暗。

  二、串聯諧振的基本條件

  1、串聯諧振的定義:在RLC串聯電路中,當電路端電壓和電流同相時,電路呈電阻性,電路的這種狀態叫串聯諧振。

  2、串聯諧振的條件

  當電路處於串聯諧振狀態時,電路呈電阻性,有Z=[R+2+(X-L-XC)+2]開方=R,根據X-L=X-C得,ωL=1/ωC,所以有f=f-0=1/2π(LC)的開方。

  3、分析電路實現諧振的方法:

  (1)當電源頻率一定時,可調節L或C的大小來實現諧振。

  (2)當電路參數L、C一定時,可改變電源頻率來實現諧振。

  三、串聯諧振的特點

  1、阻抗最小,且為純電阻

  Z=[R+2+(X-L-X-C)+2]的開方=R。

  2、電路中電流最大,並與電源電壓同相I=I-0=U/R。

  3、電路兩端電壓等於總電壓,電感和電容兩端的電壓相等,且相位相反,其大小為總電壓的Q倍(電壓諧振)。

  U-L=I-0X-L=U/RX-L=ω-0LU/R=QU

  U-C=I-0X-C=U/RX-C=U/RCω-o=QU

  其中,Q=ω-0L/R=1/ω-0CR=ρ/R

  Q為串聯諧振電路的品質因數。

  深度分析:根據上式可知,減小電阻R的阻值,則電路消耗的能量就小,電路品質因數就高;增大線圈的電感量L,線圈儲存的能量就多,在耗能一定時,電路的品質因數

  就高,說明電路的品質就好。

  4、當電路發生串聯諧振時,電能僅供給電路中的電阻消耗,電源和電路間不發生能量轉換,而電感與電容間磁場能和電場能的轉換。

  四、串聯諧振的實踐及運用

  串聯諧振電路常用來對交流信號進行選擇,例如收音機中的選擇電台信號,即調諧,就是利用了串聯諧振原理;對講機中的選擇信號,也是利用諧振原理進行的;各種接

  收機中的選台都是利用了串聯諧振的原理。

  1、選台原理:

  當外加電源u-S的頻率f=f-0時,電路處於諧振狀態,此時,電路中的總阻抗Z=R;當f≠f-0時,稱為電路處於失諧狀態,若fX-C,電路呈感性。

  2、通頻帶或頻帶寬度

  在實際應用中,規定把電流I範圍在(0.707

  3、理論分析表明,串聯諧振的通頻帶為B=Δf=f-2-f-1=f-0/Q

  頻率f在通頻帶以內(即f-1

  4、Q值越大,說明電路的選擇性越好,但頻帶較窄;反之,若頻帶越寬,則要求Q值越小,而選擇性就越差;所以,選擇性與頻帶寬度是相互矛盾的兩個物理量。

  5、當感抗和容抗大於電阻,即X-L=X-C>R時,則U-L和U-C都高於電源電壓,為電源電壓的Q倍,如果電壓過高,可能擊穿線圈和電容器的絕緣層,造成安全隱患,因

  此,在電力工程中一般應避免發生串聯諧振現象。

  6、在無線電工程上,常用串聯諧振以獲得較高的電壓。如發生串聯諧振,電容或電感元件上的電壓常高於電源電壓幾十倍或上百倍,所以串聯諧振又稱為電壓諧振。


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關鍵詞:串聯諧振

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