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1.定义:
当电路的输入电压与输入电流同相位,即电路呈阻性时,称电路的这种状态为谐振。
在r、l、c串联电路中发生的谐振称为串联谐振。
此时,
、
同相,即阻抗角
。
,则
,故:
—— 发生谐振的条件
即:
时,阻抗角为0,电路发生谐振现象。
发生谐振时的角频率称谐振角频率,用
表示;
发生谐振时的频率称谐振频率,对应的用f0表示。
由谐振条件:
2.产生方法:
由
可知,发生谐振不仅与电路中参数有关,还与频率有关。
有两种方法可以产生谐振:
(1)当电源频率一定时,调节电路参数l或c;
(2)当电路参数一定时,调节电源频率。
3.串联谐振的特点
(1)电流与外施电压同相位,电路总的阻抗角
,电路呈阻性;
(2)电路阻抗值最小,电源电压一定时,电流最大。
,
(3)谐振时感抗电压
与容抗电压
大小相等,方向相反。
,
当
时,
,也就是说电感和两端的电压可能很大。故串联谐振又称电压谐振。
在系统中,当电压过高时,可能击穿绝缘介质,损坏设备;在无线电电路中,则常利用谐振的特点达到有选择的传递信号的目的。电感或电容上产生的电压到底是电源电压的多少倍?我们用品质因数q来表示。
4.品质因数——q
定义:电路处于串联谐振时,电感或电容上的电压和总电压之比。
谐振时:
|
|
|
|
|
则:
此时:
,体现了电感或电容上电压比电源电压高出的倍数。
从品质因数与谐振曲线的关系可以看出q越大,频率选择性越好,通频带越窄。
q的取值范围:50~200。
在收音机电路中,品质因数q值越大,很容易就可以检测出需要的信号,它的选择性越好,好的电路
。但是在实际中,q值并不总是越大越好,比如音频放大,我们所要选择的频率不是一个单一的频率,我们希望放大的是整个声音频带范围内的信号,也就是通频带要宽越好,这样才能保证信号不出现失真,由于q与通频带宽度存在矛盾,此时一般选择一个适中的值。
5.串联谐振的频率特性
(电路参数一定时)
(1)阻抗的频率特性
(2)电流频率特性
由图可见,电流在谐振频率处达到最大值i0,电源频率与谐振频率相差越大,电流越小;相差越小,电流越大。
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