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  • 1 # 使用者105265101136

    在RLC串聯電路中,因為電感上的電壓UL和電容上的電壓UC是反相的,電感上的電壓超前電阻上的電壓UR 90度,電容上的電壓滯後電阻上的電壓90度,電感和電容上的電壓相互抵消,抵消後的差額(UL-UC)與電阻上的電壓方向差90度。求電路的總電壓U時,就要把UR作為一條直角邊,把(UL-UC)作為一條直角邊,把U作為斜邊來解直角三角形。於是有:

    電路的總電壓U=√UR^2+(UL-UC)^2 (都在根號裡面) (1)

    UR=電路里的總電流I * 電阻R;

    UL=電路里的總電流I * 電感的感抗XL;

    UC=電路里的總電流I * 電容的容抗XC;

    U= 電路里的總電流I * 總阻抗Z;

    把這些關係代入(1)式,得:

    阻抗Z=√R^2+(XL-XC)^2 (都在根號裡面) (2)

    當電路發生諧振時,XL剛好等於XC,所以,電路里總阻抗達到了最小值

    Z=R;

    電流達到了最大值

    I=U/R。

    對於總電路來說,電感和電容相當於一點阻抗都沒有了。但他們各自本身是有阻抗的,只不過對總電路來說互相抵消了而已。因為電感的感抗是隨頻率上升的,電容的容抗是隨頻率下降的,正好在諧振頻率時他們兩者相等。

    這時,電感上的電壓:

    UL=I*XL

    電容上的電壓:

    UC=I*XC

    他們大小相等,方向相反。

    設諧振頻率為f0,則

    XL=2*∏*f0*L

    XC=1/(2*∏*f0*C)

    即:

    2*∏*f0*L=1/(2*∏*f0*C)

    f0=1/(2*∏*√L*C) (3)

    我們把諧振時電感或電容上的電壓與電源電壓的比值,定義為電路的品質因數Q。其物理意義就是看看電感或電容上的電壓比電源電壓大了多少倍。

    因為諧振時電阻上的電壓剛好等於電源電壓,所以:

    Q=UL/U=UC/U=XL/R=XC/R=2*∏*f0*L/R=1/(2*∏*f0*C*R)

    那麼為什麼諧振時電感或電容上的電壓會高於電路的總電壓Q倍呢?就是因為電路里的電流達到了最大值,而電感的感抗又與電容的容抗相等。所以他們都達到了電源電壓的Q倍。從上面的公式還可以看到,想增大Q值,必須儘量減少電路里的“等效”串聯電阻。想減少Q值,就要增大R。

    我為什麼要在串聯電阻前加“等效”二字呢?是因為分析電路時,應把並聯在電感或電容上的電阻“等效”為串聯電阻來看待。

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