串聯(lián)諧振電路分析

眾所周知，在電路中感抗和容抗的作用剛好相反。在電感器中，電壓超前電流，在電容器中，電壓滯后電流，兩者電壓與電流都存在90°的相位差。因此，在L與C的串聯(lián)電路中，通過電感與電容的電流相同，兩者電壓相位差為180°，當(dāng)L與C兩端電壓大小相等時，它們相互抵消，此時測量LC兩端電壓，值為0。這種情況是不是很神奇呢，現(xiàn)在我們來看看它是如何發(fā)生的。
提到電容電感，我們先回顧一下品質(zhì)因數(shù)Q，Q定義為電抗與電阻的比值。電抗會隨著頻率改變。感抗在頻率最低時最小，隨著頻率的增高而增大，容抗在頻率最低時最大，隨著頻率的增高而減小。那么，在任意L與C的串聯(lián)電路中，逐漸改變信號源的頻率，在某一個頻率值上，感抗與容抗大小剛好相等，我們把這種特殊情況稱為諧振，這個頻率稱為諧振頻率，這種電路稱為串聯(lián)諧振電路。
在LC串聯(lián)電路中,當(dāng)信號源頻率比諧振頻率低時，容抗大于感抗，隨著頻率逐漸降低，電容器的容抗會變得更大，電感器的感抗會變得更小，這樣，電路總電抗會隨著頻率的減小而增大，因此，隨著頻率的降低，電路中電流變?。划?dāng)頻率比諧振頻率高時，感抗大于容抗，隨著頻率增高，容抗變得更小，而感抗變得更大，這時電路中總電抗會隨著頻率的增高而增大，因此，隨著頻率的增高，電路中的電流變小。由此，我們得出一個非常重要的結(jié)論：LC串聯(lián)電路中頻率等于諧振頻率時，電路中電流最大，當(dāng)高于或低于諧振頻率時，電路中電流減小。
通常情況下，L與C的電壓都非常大，一般是施加到電路上的電壓的Q倍。這里舉個例子，在Q值為10的LC串聯(lián)電路中，如果信號源提供的電壓為10V，那么電感器和電容器兩端的電壓是100V，不用擔(dān)心，這兩者電壓存在180°的相位差，相加后電路總電壓依然是10V。電容電感兩端高壓的產(chǎn)生是因為存儲在電容器電場和電感器磁場中的能量，在每個周期內(nèi)，在電容器與電感器間來回轉(zhuǎn)移。

審核編輯 黃宇