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(知識點)串聯諧振和并聯諧振的區別與關系

更新時間:2023-11-22 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

串聯諧振和并聯諧振的區別與關系?重點是電感和電容組成的回路,在外加交流電源的作用下,都會惹起振蕩。每一個振蕩回路都有自己的固有頻度,當外加交流電源的頻度等于回路的固有頻度時,振蕩的幅度(電流電壓)達到最大值,這些狀態稱為諧振現象。諧振在現代無線電與鉗工技術中的應用極為廣泛,本文僅對諧振中的串聯諧振和并聯諧振作探討。e6t物理好資源網(原物理ok網)

一、串聯諧振原理e6t物理好資源網(原物理ok網)

串聯諧振原理圖1是阻值、電感和電容組成的串聯電路,在外施角頻度為ω的余弦電流作用下,R、L、C串聯電路中的感抗和容抗有互相補償的作用,感抗和容抗不相等時,阻抗角≠0,電路呈容性(XC>XL)或感性(XC<XL);電路中的電壓或則超前電流,或則滯后電流。假如角頻度ω、電路的L和C參數滿足一定的條件,使感抗和容抗完全互相補償,即XL=XC,則電路的檢波X=XL-XC=0,此時電路的阻抗角=0,電路中的電壓和電流都會出現同相位的情況,電路的這些狀態就稱為諧振,并由此得出諧振頻度f=1/2πLC。由于發生在串聯電路中,故稱為串聯諧振,其特征如下:e6t物理好資源網(原物理ok網)

二、并聯諧振原理e6t物理好資源網(原物理ok網)

在電感、電容和外加交流電源相并聯的振蕩回路電容串聯和并聯圖片,一般電感線圈是用內阻和電感的串聯組合來表示的,電容器的耗損及漏電壓通常很小,在一定條件下可忽視不計,如圖4。假如回路的感抗和容抗比內阻大得多,即ωL(ωC)>>R,并聯回路的固有頻度可近似為f=1/2πLC。假如Q、L、C達到一定條件,使并聯電路的感納和容納相等BL=BC(BL=ωL,BC=1/ωC),因而使電納B等于零(B=BL-BC=0),則電壓與電流將同相(ω=0),這些情況稱為R、L、C并聯諧振,并聯諧振原理其特征如下:e6t物理好資源網(原物理ok網)

諧振時電路的阻抗最大電容串聯和并聯圖片,在外施電源電流一定的情況下,電路中的電壓將在諧振時達到最小值,I=U/ZO。因為電源電流與電路中電流同相(=0),因而,電路對電源呈現阻性,諧振時電路的阻抗ZO相當于一個內阻。e6t物理好資源網(原物理ok網)

諧振時并聯大道的電壓近似相等,而比總電壓大許多倍,如圖5所示。所以諧振時電路兩端會呈現高電流,按照這一特性,并聯諧振亦稱為電壓諧振。e6t物理好資源網(原物理ok網)

諧振在電力工程中常常是有害的。諸如在380/220V電力線路中發生串聯諧振,雖然L和C兩端的電流Ul和U。互相抵消,但其單獨作用不可忽略,它們常常遠遠小于外加電流,數值可達數千伏,這是相當危險的。當電力線路發生并聯諧振時,西路電壓常常大大超過電路總電壓,導致繼電器熔斷、開關合閘或毀壞電氣設備的車禍。所以電力線路中要e6t物理好資源網(原物理ok網)

防止發生諧振。e6t物理好資源網(原物理ok網)

另一方面,諧振現象在無線電和鉗工技術中得到廣泛應用,在訊號接收(如收音機調諧、中頻放大)、消除干擾及一些振蕩器、濾波器電路中,諧振常常是其主要組成部份。e6t物理好資源網(原物理ok網)

諧振在感應爐電路中也得到了廣泛應用。一般遮感應器線圈上要并聯或串聯電容器,以組成并聯諧振或串聯諧振電路,使感應爐工作在近于諧振狀態,以求獲得比較高的功率質數和效率。e6t物理好資源網(原物理ok網)

電路的阻抗Z=R+(XL-XC=R,其值最小,因此電路中的電壓I=U/R達到最大值。因為=0,電路對電源呈現阻性,能量的互換只發生在電感L與電容C之間。e6t物理好資源網(原物理ok網)

串聯諧振時UC稱UL可能超過外加的電源電流多倍(因為XL=XC,則UL=UC。而UL與UC在相位上相反、互相抵消,因此電源電流U=UR,但UL和UC的單獨作用不容忽略:UL=I×XL=U/R×XLUC=I×XC=U/R×XC當XL=XC>R時,UL和UC都低于電源電流U,等于交流電源電流的Q倍(稱為電路的品質質數或共振系數,是一個無量綱的量,Q=UC/U=UL/U=1/ωCR=ωL/R倍,假如ωL=1/ωC>>R,則Q>>1,因此電路接近諧振時,電感L和電容C兩端會出現大大超過外施電流的高電流。e6t物理好資源網(原物理ok網)

串聯諧振回路總阻抗是純內阻,并且變到最小值,等于回路的阻值;回路中的電壓達到最大值;電感上的電流等于電容上的電流,而且等于交流電源電流的Q倍。因而串聯諧振也稱作電流諧振。串聯諧振時的相量圖如圖2所示。e6t物理好資源網(原物理ok網)

串聯諧振在無線電工程中的應用較為廣泛,圖3是普通收音機的輸入電路,L與C組成串聯諧振電路。諸如當微弱的訊號電流輸入到串聯諧振回路后,在電容或電感兩端可以獲得一個比輸入電流大許多倍的電流。而其他各類不同頻度的訊號因為沒有達到諧振,故而在回路中造成的電壓很小,這樣就起到了選擇訊號和抑制干擾的作用。e6t物理好資源網(原物理ok網)

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