电路基础教学课件作者赵守忠8.ppt

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1、第8章谐振电路1243358.1引言8.2知识结构和教学要求8.3教学内容本章小结习题下一页返回8.1引言在第7章对正弦交流稳态电路的分析中，利用相量可以实现对正弦交流稳态电路的定量分析，由于电感和电容在电路中呈现的电抗值与频率有关，所以在不同频率下电路呈现的特性是不同的。当信号频率为某一特定频率使正弦稳态电路呈现纯电阻性质时，我们称电路发生了谐振。利用电路的谐振特性，我们可以选择所需的信号频率或抑制某些干扰信号，还可以利用电路的谐振特性来测量电抗型元件的参数。本章讨论的问题是:当频率变化到谐振频率点及其附近时，电路会出现哪些特殊现象，如何分析这些特殊

2、现象。返回8.2知识结构和教学要求1.知识结构(1)串联谐振和并联谐振:①谐振的条件;②谐振的基本特性;③谐振的频率特性;④谐振的能量特性。(2)正弦交流电路的最大功率传输;(3)谐振电路的应用:①信号的选择;②元器件的测量;上一页下一页返回8.2知识结构和教学要求③提高功率的传输效率。2.教学要求(1)理解RLC串联电路发生谐振的条件，掌握谐振角频率w。的概念。(2)理解RLC串联电路谐振时的特性。(3)了解特性阻抗P和品质因数Q的物理含义。(4)了解RLC串联电路谐振时的能量转换和传输过程。上一页下一页返回8.2知识结构和教学要求}s)了解串联谐振

3、电路的频率特性。(6)理解RLC并联电路发生谐振的条件，掌握谐振角频率。。的概念。C)理解RLC并联电路谐振时的特性。(8)了解并联谐振电路的频率特性。(9)了解并联谐振电路的分析方法。yob理解正弦交流电路的最大功率传输的条件。上一页返回8.3教学内容8.3.1串联谐振电路学习目标:熟悉串联谐振电路产生谐振的条件，理解串联谐振发生时串联谐振电路的基本特性和频率特性，掌握串联谐振电路谐振频率和阻抗等电路参数的计算。1.RLC串联电路的基本关系在图8一1所示的RLC串联电路中，当信号源为角频率w。的正弦电压u=0。时，电路的复阻抗为下一页返回8.3教学内

4、容其中，回路中的电流为2.串联谐振的条件当回路中的电流与信号源电压的相位相同时，有ψ=0，这时复阻抗中的电抗X=0，我们称此时电路发生了串联谐振。一个RL‘串联电路发生谐振的条件是X=XL一XC=0，即c}}L=命由串联谐振的条件可得:上一页下一页返回8.3教学内容f0称为RLC.电路的固有谐振频率，它只与电路的参数有关，与信号源无关。由此得到使电路发生谐振的方法如下:①调整信号源的频率，使之等于电路的固有频率;②信号源的频率不变时，可以改变电路中L或C的大小，使电路的固有频率等于信号源的频率。3.串联谐振电路的基本特性①串联谐振时，电路的复阻抗最小，

5、且呈电阻特性。由上面分析可知，串联谐振时电抗X=0，

6、Z

7、==R，呈纯电阻性，且阻抗最小。上一页下一页返回8.3教学内容若ff0时，wL<1/WC，电路呈电容性质。②串联谐振时，回路中的电流最大，且与外加电压相位相同。因为谐振时，复阻抗的模最小，在输入电压不变的情况下，电路中的电流最大;又因为谐振时的复阻抗为一纯电阻，所以电路中的电流与电压同相。③串联谐振时，电感的感抗等于电容器的容抗，且等于电路的特性阻抗，即上一页下一页返回8.3教学内容特性阻抗是衡量电路特性的一个重要参数。④串联谐振时，电感两端的电压

8、和电容两端的电压大小相等，相位相反，其数值为输入电压的Q倍。谐振时，电感和电容两端的电压相等，即上一页下一页返回8.3教学内容式中，Q=W0L/R针，称为串联谐振回路的品质因数，是谐振电路的一个重要参数。Q值的大小可达Ω十甚至Ω百，一般为50一200。电路在谐振状态下，感抗或容抗比电阻要大得多，因此，电抗元件上的电压通常是外加电压的Ω十倍甚至Ω百倍，因此，串联谐振也称为电压谐振。例8一1已知RLC串联电路中的L=0.1mH,C=1000pF,R=10Ω，电源电压U=0.1mV，若电路发生谐振，求:电路的谐振频率、特性阻抗、品质因数、电容器两端的电压和回

9、路中的电流各是多少?解：上一页下一页返回8.3教学内容4.串联谐振回路的能量特性设RLC串联电路的电源电压为US=USMsinw0t,w0为电路的固有谐振频率，因电路处于谐振状态，回路中的电流为上一页下一页返回8.3教学内容这时电阻上的瞬时功率为电源向电路供给的瞬时功率为上一页下一页返回8.3教学内容上述分析说明:谐振状态下电源供给电路的功率全部消耗在电阻上。由于电感元件两端的电压与流过它的电流相位相差90，电感元件两端的电压为电感中的磁场能量为同理，电容元件两端的电压为上一页下一页返回8.3教学内容电容中的电场能量为电场能量与磁场能量的总和为上式说

10、明:在串联谐振时，电感元件两端的电压与电容元件两端的电压大小相等，相位相反。电场能量和磁场能量