串联谐振电路的作用课件.pptx

1、0CLUU0CLUU0CLUU感性感性容性容性电阻性电阻性CLXXCLXX CLXX ZIXRIXXRIU222CL2)(22XRZRXXUUUCLRCLarctanarctan2CL2R)(UUUUIZIXRUUUL222L2R22LXRZIZIXRUUUC222C2R22CXRZ第五节串联谐振电路一一、串联谐振的定义和条件、串联谐振的定义和条件二、串联谐二、串联谐振的振的特点特点三、串联谐振的应用三、串联谐振的应用四、谐振电路的选择性四、谐振电路的选择性引入引入当当 时时，表示表示 u 超前超前i 电路电路呈感性呈感性CLXX 0CLXX 0当当 时，时，表示表示 u、i同相同相 电路呈电

2、路呈电阻性电阻性CLXX 0当当 时时，表示表示 u 滞后滞后 i 电路电路呈容性呈容性RLC串联谐振串联谐振CURLCURULUI谐振的条件：谐振的条件：CLXX 谐振角频率：谐振角频率：谐振频率：谐振频率：RLC串联电路的串联电路的固有频率固有频率一、串联谐振的定义和条件一、串联谐振的定义和条件串联谐振电路：串联谐振电路：R、L、C串联电路中，当串联电路中，当 路端电压和电流同相时，电路呈电阻路端电压和电流同相时，电路呈电阻 性，此时称为串联谐振。性，此时称为串联谐振。LC10wLCfp2101电路呈电阻性电路呈电阻性 当当外加电源外加电源 u 的的频率频率 f=f0 时，电路发生谐振，时

3、，电路发生谐振，由由于于XL=XC，则此时电路的阻抗达到最小值，称为，则此时电路的阻抗达到最小值，称为谐振谐振阻阻抗抗 或或谐振电阻谐振电阻 R，即，即 =|Z|min=R2电流呈现最大电流呈现最大谐振时电路中的电流则达到了谐振时电路中的电流则达到了最大值最大值，叫做，叫做谐振电谐振电流流 I0，即，即RUI 0二、串联谐振的特点0Z0Z3电感电感 L 与电容与电容 C 上的电压上的电压串联谐振时，电感串联谐振时，电感 L 与电容与电容 C 上的上的电压大小相等电压大小相等，即，即 UL=UC=XL I0=XC I0=QU=QR I0式中式中 Q 叫做串联谐振电路的叫做串联谐振电路的品质因数品

4、质因数，即，即 CRRLQ001RLC 串联电路发生谐振时，电感串联电路发生谐振时，电感 L 与电容与电容 C 上的上的电压大电压大小都是外加电源电压小都是外加电源电压 U 的的 Q 倍倍，所以串联谐振电路又叫做，所以串联谐振电路又叫做电电压谐振压谐振。一般情况下串联谐振电路都符合。一般情况下串联谐振电路都符合 Q 1 的条件。的条件。4耗能情况耗能情况 电能仅供电阻消耗，电源与电路之间不发电能仅供电阻消耗，电源与电路之间不发生能量转换，但电感与电容之间进行着磁场能生能量转换，但电感与电容之间进行着磁场能和电场能的转换。和电场能的转换。串联谐振电路常用来对交流信号进行选择，例如接收机串联谐振电

5、路常用来对交流信号进行选择，例如接收机中选择电台信号，即中选择电台信号，即调谐调谐。三、串联谐振的应用1、L CL C 不变，改变电源频率。不变，改变电源频率。2、电源频率不变，改变、电源频率不变，改变L 或或 C (常改变常改变C)。通常收音机选台，即选择不同频率的信通常收音机选台，即选择不同频率的信号，就采用改变号，就采用改变C使电路达到谐振使电路达到谐振(调谐调谐)。串联谐振应用举例串联谐振应用举例收音机接收电路收音机接收电路1L与与 C：组成谐振电路组成谐振电路:2L将选择的信号送将选择的信号送 接收电路接收电路1L2LC磁棒磁棒天线天线 组成串联谐振电路组成串联谐振电路，选出所需的电

6、台。，选出所需的电台。C -1L321 eee、为来自为来自3个不同电台（不同频率）个不同电台（不同频率）的电动势信号；的电动势信号；C1L1LR1e2e3e1L2LC已知：已知：20 H25011LRL、kHz8201f解：解：CLf1121p1221LfCppF150102501082021623pC如果要收听如果要收听 e1节目，节目，C 应调节到多大？应调节到多大？问题问题（一）：（一）：结论：结论：当当 C 调到调到 150 pF 时，可收听到时，可收听到 的节目。的节目。1eC1L1LR1e2e3e 问题问题（二）：（二）：e1信号在电路中产生的电流有多大？信号在电路中产生的电流有

7、多大？在在 C 上上 产生的电压是多少？产生的电压是多少？V101E pF150C H2501L 20 1LR已知：已知：所希望的信号所希望的信号被放大了被放大了64倍。倍。C1L1LR1e2e3ekHz8201f解：解：fLXXCLpw2A5.01LREIV645CCIXUL=12902eCLR1e3eL=250 H,R=20,C=150pF(调好调好),U1=U2=U3=10 V,f0=820 kHz。求求e2、e3在电路中的响应电流大小在电路中的响应电流大小.问题问题（三）：（三）：8206401026I(f)f(kHz)0北京台北京台e1中央台中央台e2北京经济台北京经济台e3f(kH

8、z)820 640 1026 XL()1290 1000 1611 XC()1290 -1660 1034 X=XL-XC 0 660 577 20 658 578I=U/|Z|(uA)I1=0.5 I2=0.0152 I3=0.017322XRZ如果以角频率如果以角频率 或或 f 做为自变量，把回路电流做它的函做为自变量，把回路电流做它的函数。数。电流大小电流大小 I 随频率随频率 f 变化变化的曲线，叫做的曲线，叫做谐振特性曲线谐振特性曲线，如图如图 所示。所示。RLC 串联电路的谐振特性曲线串联电路的谐振特性曲线 四、谐振电路的选择性当外加电源当外加电源 uS 的频率的频率 f=f0 时

9、，电路处于谐振状态；当时，电路处于谐振状态；当 f f0 时，称为电路处于时，称为电路处于失谐状态失谐状态，若，若 f f0，则，则 XL f0，则，则 XL XC，电路呈感性。，电路呈感性。在实际应用中，规定把电流在实际应用中，规定把电流 I 范围在范围在(0.7071I0 I I0)所所对应的频率范围对应的频率范围(f1 f2)叫做串联谐振电路的叫做串联谐振电路的通频带通频带(又叫做又叫做频频带宽度带宽度)，简称带宽，用，简称带宽，用符号符号 B 或或 f 表示，其单位也是频率的表示，其单位也是频率的单位。单位。理论分析表明，串联谐振电路的通频带为理论分析表明，串联谐振电路的通频带为Qff

10、ffB012 频率频率 f 在通频带以内在通频带以内(即即 f1 f f2)的信号，可以在串联谐的信号，可以在串联谐振电路中产生较大的电流，而频率振电路中产生较大的电流，而频率 f 在通频带以外在通频带以外(即即 f f1 或或 f f2)的信号，仅在串联谐振电路中产生很小的电流，因此谐振的信号，仅在串联谐振电路中产生很小的电流，因此谐振电路具有电路具有选频特性选频特性。Q 值越大说明电路的选择性越好，但频带较窄；反之，若值越大说明电路的选择性越好，但频带较窄；反之，若频带越宽，则要求频带越宽，则要求 Q 值越小，而选择性越差；即选择性与频带值越小，而选择性越差；即选择性与频带宽度是相互矛盾的

11、两个物理量。宽度是相互矛盾的两个物理量。如图所示电路中，已知：如图所示电路中，已知：u=30sin（2t-45）V i=5sin（2t-45）A，则，则N是是_。A电阻和电容构成的容性元件电阻和电容构成的容性元件 B纯电容元件纯电容元件 C电阻和电感构成的感性元件电阻和电感构成的感性元件 D纯电感元件纯电感元件A 【例例】设设在在 RLC 串联电路中，串联电路中，L=30 H，C=211 pF，R=9.4 ，外加电源电压为，外加电源电压为 u=sin(2p pf t)mV。试求：。试求：(1)该电路的固有谐振频率该电路的固有谐振频率 f0 与通频带与通频带 B；(2)当电源频率当电源频率 f=

12、f0 时时(即电路处于谐振状态即电路处于谐振状态)电路中的谐电路中的谐振电流振电流 I0、电感、电感L与电容与电容 C 元件上的电压元件上的电压 UL0、UC0；(3)如果电源频率与谐振频率偏差如果电源频率与谐振频率偏差 f=f f0=10%f0，电，电路中的电流路中的电流 I 为多少？为多少？2解：解：(1)kHz50 40 MHz221000 p p QfBRLQLCf，w w(2)I0=U/R=1/9.4 mA=0.106 mA，UL0=UC0=QU=40 mV(3)当当 f=f0+f=2.2 MHz 时，时，w w=13.816 106 rad/smA014072122.ZU)CL(RZ 仅为谐振电流仅为谐振电流 I0 的的 13.2%。一、谐振的定义和条件 1定义：在RLC串联电路中，当电路端电压和电流同相时，电路呈电阻性，电路的这种状态叫串联谐振。2串联谐振的条件 3电路实现谐振的方法 二、串联谐振的特点：三、串联谐振的应用 四、谐振电路的选择性小结：小结：感谢您的阅读！为了便于学习和使用，本文档下载后内容可随意修改调整及打印，欢迎下载！