串聯RLC電路中的電壓振幅與電流振幅
發布時間:2013/10/31 20:33:11 訪問次數:3791
在一個串聯RLC電路中,當頻率從諧振頻率以下到諧振頻率、然后再到諧振頻率以上增加時,電路中的電流振幅和電壓振幅也隨之變化。FAN7680圖13.13根據電流和電壓降的變化給出了電路的一般響應。假設電路的Q值(品質因數)非常高,以至它對響應沒有影響。Q是無功功率與實際功率的比值,將在本章稍后的部分進行討論。
1.信號源頻率低于諧振頻率
圖13.13(a)給出了當信號源頻率從O增加至fr時的響應。在0Hz(直流)時,電容呈現開路并阻隔直流。這樣在R和L上就沒有電壓,整個信號源電壓都加在C上。電路在0 Hz時的阻抗為,因為X。為oo (C開路)。當頻率開始增加時,X降低而X增加,使得總電抗,降低。結果使阻抗降低而電流增加。由于電流增加,VR也增加,所以Ve和都增加。CL組合上的電壓從其最大值V。開始降低,因為都趨近于相同的值,它們的差值變小了。
2.信號源頻率在諧振頻率上
當信號源頻率達到諧振頻率fr時,如圖13.13(b)所示,U和V,各自的值可能都比信號源電壓大得多。因為V、和V大小相等、相位相反,所以VL和V,抵消,CL組合上的電壓為0。這時,因為總電抗為0,所以總阻抗等于其最小值R。這樣,電流達到其最大值Vs/R,VR也達到最大值,等于信號源電壓。
3.信號源頻率高于諧振頻率
當信號源頻率增加到諧振頻率以上時,如??3.13(c)所示,繼續增?傭鳻e繼續減小。導致總電抗。增加。結果是阻抗增加而電流降低。由于電流降低,所以VR也降低.V和V1都降低。由于降低,所以它們的差值變大,因此增加。當頻率變得非常高時,電流接近0VR和V接近于0V接近于V。
圖13. 14 (a)和(b)給出了電流和電壓相對于頻率增加的響應。當信號源頻率增加時,電流在信號源頻率低于諧振頻率時增加,在諧振頻率上達到一個峰值,然后在高于諧振頻率時降低。電阻上的電壓與電流的響應是一致的。
Ve和V曲線的總斜率如圖13.14(c)和(d)所示。電壓在諧振時最大,但是在高于和低于時會下降。L上的電壓和C上的電壓在諧振時的振幅絕對相等但是有180。的相位差,因此它們相互抵消。這樣,在LC上的總電壓為O,并且在諧振時VR=V。L和C上各自的電壓V1和V。都遠遠高于信號源電壓。請記住,無論頻率為多少,V和Ve的極性總是相反的,但是只有在諧振時,它們的大小才相等。當頻率在低于諧振情況下增加時,L和C組含上的電壓降低,在諧振頻率時達到最小值0,然后在高于諧振時增加,如圖13.14(e)所示。
在一個串聯RLC電路中,當頻率從諧振頻率以下到諧振頻率、然后再到諧振頻率以上增加時,電路中的電流振幅和電壓振幅也隨之變化。FAN7680圖13.13根據電流和電壓降的變化給出了電路的一般響應。假設電路的Q值(品質因數)非常高,以至它對響應沒有影響。Q是無功功率與實際功率的比值,將在本章稍后的部分進行討論。
1.信號源頻率低于諧振頻率
圖13.13(a)給出了當信號源頻率從O增加至fr時的響應。在0Hz(直流)時,電容呈現開路并阻隔直流。這樣在R和L上就沒有電壓,整個信號源電壓都加在C上。電路在0 Hz時的阻抗為,因為X。為oo (C開路)。當頻率開始增加時,X降低而X增加,使得總電抗,降低。結果使阻抗降低而電流增加。由于電流增加,VR也增加,所以Ve和都增加。CL組合上的電壓從其最大值V。開始降低,因為都趨近于相同的值,它們的差值變小了。
2.信號源頻率在諧振頻率上
當信號源頻率達到諧振頻率fr時,如圖13.13(b)所示,U和V,各自的值可能都比信號源電壓大得多。因為V、和V大小相等、相位相反,所以VL和V,抵消,CL組合上的電壓為0。這時,因為總電抗為0,所以總阻抗等于其最小值R。這樣,電流達到其最大值Vs/R,VR也達到最大值,等于信號源電壓。
3.信號源頻率高于諧振頻率
當信號源頻率增加到諧振頻率以上時,如??3.13(c)所示,繼續增?傭鳻e繼續減小。導致總電抗。增加。結果是阻抗增加而電流降低。由于電流降低,所以VR也降低.V和V1都降低。由于降低,所以它們的差值變大,因此增加。當頻率變得非常高時,電流接近0VR和V接近于0V接近于V。
圖13. 14 (a)和(b)給出了電流和電壓相對于頻率增加的響應。當信號源頻率增加時,電流在信號源頻率低于諧振頻率時增加,在諧振頻率上達到一個峰值,然后在高于諧振頻率時降低。電阻上的電壓與電流的響應是一致的。
Ve和V曲線的總斜率如圖13.14(c)和(d)所示。電壓在諧振時最大,但是在高于和低于時會下降。L上的電壓和C上的電壓在諧振時的振幅絕對相等但是有180。的相位差,因此它們相互抵消。這樣,在LC上的總電壓為O,并且在諧振時VR=V。L和C上各自的電壓V1和V。都遠遠高于信號源電壓。請記住,無論頻率為多少,V和Ve的極性總是相反的,但是只有在諧振時,它們的大小才相等。當頻率在低于諧振情況下增加時,L和C組含上的電壓降低,在諧振頻率時達到最小值0,然后在高于諧振時增加,如圖13.14(e)所示。
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