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LC串聯(lián)諧振電路，產(chǎn)生諧振高壓的原理及相關(guān)的計算公式
發(fā)布日期：2020-08-07 點擊：4614次
在RLC串聯(lián)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，電容上的電壓滯后電阻上的電壓90度，電感和電容上的電壓相互抵消，抵消后的差額(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。于是有：
電路的總電壓U=√UR^2+(UL-UC)^2 (都在根號里面） （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(guān)系代入（1）式，得：
阻抗Z=√R^2+(XL-XC)^2 （都在根號里面） （2）
當(dāng)電路發(fā)生諧振時，XL剛好等于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。
對于總電路來說，電感和電容相當(dāng)于一點阻抗都沒有了。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，正好在串聯(lián)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(shè)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(zhì)因數(shù)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于電源電壓，所以：
Q=UL/U=UC/U=XL/R=XC/R=2*∏*f0*L/R=1/(2*∏*f0*C*R)
那么為什么諧振時電感或電容上的電壓會高于電路的總電壓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，必須盡量減少電路里的“等效”串聯(lián)電阻。想減少Q(mào)值，就要增大R。
我為什么要在串聯(lián)電阻前加“等效”二字呢？是因為分析串聯(lián)諧振電路時，應(yīng)把并聯(lián)在電感或電容上的電阻“等效”為串聯(lián)電阻來看待。
