串联谐振为什么电压为升高?阻抗等于电阻,电流最大

核心提示XL = ωL ,Xc = 1/(ωC);U = UR + UL + Uc;Z^2 = R^2 + (XL - Xc)^2 ;当电路谐振时,XL = Xc,UL = -Uc,即 LC串联总电压=0,相当于短路了,只剩下电阻 R;所以整个串联

XL = ωL ,Xc = 1/(ωC);

U = UR + UL + Uc;

Z^2 = R^2 + (XL - Xc)^2 ;

当电路谐振时,XL = Xc,UL = -Uc,即 LC串联总电压=0,相当于短路了,只剩下电阻 R;

所以整个串联电路的阻抗(Z = R)为最小值,故回路电流(I)为最大值;

又当 ω0L = 1/(ω0C) >>R 时,就有:UL = Uc >> UR(=U),这就是其电压高的原因;

那么这就对电感电容的耐压有要求,达不到耐压的要求时,元器件就会损坏;

电路谐振时为什么电感与电容电压高于电源电压

并联谐振时的电压是一样的。阻抗条件,谐振后虚部相等符号相反。串联阻抗等于0,并联阻抗等于无穷大。就是在谐振的时候,串联电路谐振电流无穷大。谐振时电感(电容)端电压与电源电压的比值称为品质因数Q,也等于感抗(或容抗)和电阻的比值。当Q>>1时,L和C上的电压远大于电源电压(类似于共振),这称为串联谐振,常用于信号电压的放大,但在供电电路中串联谐振应该避免。

为什么串联谐振又叫做电压谐振?

电路发生串联谐振时,电容上的电压和电感上的电压大小相等,方向相反,所有电源电压(或信号源电压相当于全部加在了电路的等效串联电阻上了。这个等效电阻越小,电路里的总电流就越大。而电容和电感的阻抗又是不变的,其上电压=感抗 X 电流。所以,电感和电容上的电压会很高,可达电源电压的百倍甚至千倍。

电路谐振时电容的电压可以是电源电压的几倍

串联谐振称为电压谐振的原因:因为串联谐振电路发生谐振时,电流与电压同相位,电流达到最大,电容器和电感上的电压分别等于外加电压的Q倍,所以串联谐振又称电压谐振。

在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2

+(XC-XL)^2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。

电路谐振时 电容的电压可以是电源电压的几倍

电路谐振时电容电压可以是电源电压的几倍至几百倍。串联谐振电路图:

1、假设谐振频率为ω,电源电压为U,电容和电感总的电阻大小为R,谐振时电容的阻抗为-j/(ωC),电感阻抗为jωL,则电路总阻抗大小为jωL-j/(ωC)+R。

2、电路谐振时,电感阻抗等于电容阻抗即jωL-j/(ωC)=0,电流I=U/(jωL-j/(ωC)+R)=U/R。此时电容两端电源为Uc=-j/(ωC)U/R,即电容电压Uc是电源电压U的1/ωRC倍,1/ωRC的大小一般从几到几百不等,与电路具体情况有关。

电路串联谐振时,电路电流达到最大,电容或电感两端电压可以达到电源电压的数倍至数百倍,这一数值与谐振频率与电容大小有关,电容与谐振频率越小,倍数越大。

除此之外,谐振时电压倍数1/ωRC还可以用于衡量电路性能,定义品质因数Q=1/ωRC,以品质因数Q值表示电路的性能,Q值越大,谐振曲线越尖窄, 则电路的性能越好。

电路谐振时,电容电压可以是电源电压的几倍至几百倍。 

对于包含电容和电感及电阻元件的无源一端口网络,其端口可能呈现容性、感性及电阻性,当电路端口的电压U和电流I,出现同相位,电路呈电阻性时。称之为谐振现象,这样的电路,称之为谐振电路。

谐振的实质是电容中的电场能与电感中的磁场能相互转换,此增彼减,完全补偿。电场能和磁场能的总和时刻保持不变,电源不必与电容或电感往返转换能量,只需供给电路中电阻所消耗的电能。

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谐振电路在电子技术中的应用是非常广泛的。由于它对频率具有选择性,在发送和接收设备中常作为高频和中频放大器的负载;谐振电路是振荡器的重要组成部分;谐振电路在电子电路中作吸收回路,用以滤除干扰信号等,下面举几个例子说明。

某AM收音机的输入回路电路如图6-16所示。电路中,L1为收音机输入回路的接收天线,L2、C为谐振电路组成收音机选频电路,L3将选择出来的电台信号送到收音机接收电路。

收音机天线接收来自空中不同电台发射的电磁波,调节C使L2、C谐振于某一所需电台的载波频率上,此时L2上流过最大电流,将这一电台信号选出。调节C使L2、C谐振在不同电台的载波频率上,就可接收不同电台的节目。

 
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