諧振電路:RL電路RC電路LC電路最形象直觀的解釋

2021-01-08 電子通信和數學

諧振電路在無線電技術,測量技術等有著廣泛的應用,它主要的特點就是有很強的選頻能力,今天我們就從最形象直觀的原理出發來了解它的本質特性。

電感是一股導線纏繞在磁性材料上的元件,電容器是兩塊相互靠近但沒有接觸的金屬極板組成的元件,如果我們在電路中將電感和電容連接在一起,電流和電壓就會像圖中那樣產生震蕩。

我們把這種震蕩的頻率稱之為電路的「諧振頻率」諧振頻率的大小由電感的大小和電容的大小決定,由於導線也有電阻,所以震蕩的幅度將逐漸降低。如果假設這個電路的導線沒有電阻,震蕩將會永遠持續下去

另一方面,假設我們的電路僅由電容和電阻組成,當電容放完電後,電阻兩端的電壓將為0,一旦電阻兩端的電壓為0,就不會有電流流過它,如果沒有電流流過,電容就不可能充上電。

但是與電阻不同的是,電感是一種這樣的器件,當有電流流過時,線圈會產生感應磁場,磁場會產生反向電流,來阻止正向電流的流動,如果正向電流要減小時,電感又會阻止電流減小。

在電阻電容電路中,當電容完全沒電時,電流會降為0,如果我們用電感代替電阻,然而當電流要減小時,電感會阻止電流減小,來保持電流流動,反向電流將會對電感進行充電,然後電容將會放電,循環往復。

假設在該電路旁邊,有一個交流電壓源,交流電壓源的頻率與震蕩頻率完全相同

如果我們添加一個如圖所示的電阻,電阻兩側的電壓將會始終相等,這意味著電阻上的壓降一直為0。如果電阻上的壓降始終為0,將不會有電流流過,從交流電壓源的角度看,電感和電容的並聯組合特性類似於一個開路,所以電感和電容的並聯組合就可以用一個開路來代替,並且交流電壓源也不會因此產生變化,因此在任何一種情況下都不會有電流流過交流電壓源。

現在,假設我們採用了與之前相同的電感和電容,我們將它們串聯,而不是並聯,因此電路中每個點的電流將會相等,電感電容組合的諧振頻率仍然和以前完全一樣。

由於這些元件是串聯的,電容電感的特性就像短路一樣,而不是開路,那麼這個串聯的的電感和電容就可以用短路來代替,並且交流電壓源也不會因此發生變化,因為流過交流電壓源的電流大小和之前完全相同,然而只有當電壓源的頻率恰合等於諧振頻率時才有效,電壓源的頻率越接近諧振頻率,電感和電容的串聯特性就會像短路一樣,並且電流幅值也會越大。

如果電感和電容並聯連接則情況相反,電壓源的頻率越接近諧振頻率,電感電容並聯組合的特性就會像開路一樣,通過電壓源的電流也將會越低。

以上就是RL電路RC電路LC電路形象直觀的本質原理。希望對廣大讀者有所幫助。

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