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電感和電容的存在會使得電壓和電流存在一定的相位差,，且電流一定時，電感兩端的電壓與電容兩端的電壓方向相反,，如圖35-1所示。

假設電感兩端的電壓與電容兩端的電壓大小相等,，端口總電壓等于三者電壓相加,，很顯然，此時電路中的電壓和電流相位相同,。

圖35-1

雖然諧振電路中,，端口總電壓和總電流同相，但是我們不能直接將電壓與電流同相位的交流電路稱為諧振電路,，這是因為,，形成諧振電路必須要有一個前提，那就是電路中要同時存在電感和電容!

根據(jù)電感L和電容C連接方式的不同可以將諧振電路分為兩種,，即由電感L和電容C串聯(lián)組成的諧振電路稱為串聯(lián)諧振電路;由電感L和電容C并聯(lián)組成的諧振電路稱為并聯(lián)諧振電路,，如圖35-2所示。兩種諧振電路所產(chǎn)生的影響有很大的不同,。雖然兩種電路中,，端口總電壓和總電流都是同相位，但是,，流過電感和電容的電流,、電感和電容兩端的電壓在不同的連接方式下有著很大的區(qū)別。

從圖35-2的兩種電路中,，可以比較直觀的看出,，在串聯(lián)諧振電路中,，流過電感和電容的電流相等，在并聯(lián)諧振電路中,，電感兩端的電壓與電容兩端的電壓相等,，而我們要知道的是，串聯(lián)諧振電路中電感和電容的電壓是怎樣的,，并聯(lián)電路中電感和電容的電流又有什么特點,。

圖35-2

一、串聯(lián)諧振電路

在電阻,、電感及電容串聯(lián)所組成的交流電路內,，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL,，電路中的端口總電壓u與總電流i的相位相同,，電路呈現(xiàn)電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振,。

如果大家有學習過《電工基礎》系列文章的上兩篇,，那么對于RLC串聯(lián)電路，可以說是相當熟悉了,，在RLC串聯(lián)電路中,，令感抗等于容抗，所得的電路,，其實就是我們這次要學習的串聯(lián)諧振電路,。

圖35-3

在上圖35-3所示的串聯(lián)諧振電路中，其中感抗等于容抗,，端口總電壓與總電流同相位,，此時的阻抗角恰好為0°(也可根據(jù)阻抗三角形判斷)，諧振頻率如圖35-3所示,。

根據(jù)諧振頻率的表達式,，可以得到使電路發(fā)生諧振的方法：①當電源頻率f一定時，可以調節(jié)L,、C參數(shù),，使得f0等于f;②當電路參數(shù)L、C一定時,，調節(jié)電源頻率f,，使得f=f0。

根據(jù)串聯(lián)諧振的條件,，可以得到它的一些特征,。如下圖35-4所示，根據(jù)阻抗的基本表達式,，其虛部為0,，此時有阻抗Z =R,，有小值，即在RLC的串聯(lián)交流電路中,，發(fā)生諧振時阻抗小,。

由于阻抗小，根據(jù)歐姆定律的一般公式I =U/R,，當電源電壓一定時,，電流有大值，即在RLC的串聯(lián)交流電路中,，發(fā)生諧振時電流大,。

圖35-4

從圖35-4(2)中，可以看到,，電阻兩端的電壓其實就等于端口總電壓,，如電源電壓不變，那么電阻兩端的電壓顯然也會不變,。

這里要注意的是,，雖然串聯(lián)諧振電路中，端口總電壓與總電流同相位,，且等于電阻兩端的電壓,，但這并不代表電感和電容上就沒有電壓。

從圖35-4(4)和相量圖上,，可以看出,，電感電壓與電容電壓大小相等，方向相反,。若使電路始終處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，隨著電感(電容)電壓的增大(減小),，電容(電感)電壓也會隨之增大(減小),，且有可能大于端口總電壓。

也就是說,，當感抗等于容抗且遠大于電阻時,，即XC=XL>>R時，電感電壓和電容電壓將遠大于電源電壓,，即UL=UC>>UR,可能會擊穿線圈或電容的絕緣,。

所以在電力系統(tǒng)中，一般要避免發(fā)生串聯(lián)諧振情況,，因為電力系統(tǒng)中的電壓等級本來就很高,，一旦發(fā)生串聯(lián)諧振，產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓,，給設備和線路等帶來不利影響,。

在諧振電路中,，有一個概念非常重要，那就是“品質因數(shù)”,。在工程上,，把電路諧振時的感抗XL0和容抗XC0稱為電路的特征阻抗，用ρ表示,，此時,，理想串聯(lián)RLC電路的品質因數(shù)就定義為特征阻抗ρ與電路的總電阻R之比，用符號Q表示,，即Q =ρ/R=XL0/R =XC0/R,。

圖35-5

既然我們現(xiàn)在學習的是串聯(lián)諧振電路，為了讓大家更好地理解品質因數(shù)這個概念,，現(xiàn)在我們就以串聯(lián)諧振電路為例,，如上圖35-5所示，此時品質因數(shù)為電感電壓(或電容電壓)與端口總電壓的比值,，也就是說,，串聯(lián)諧振時，電感電壓與電容電壓相互抵消,，但其本身不為零,，而是電源電壓的Q倍，所以,，串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振,。

品質因數(shù)是表征串聯(lián)諧振電路的諧振質量，例如在無線電工程上,，無線電信號一般很弱,，但這個信號可以通過串聯(lián)諧振電路進行放大，從而達到選擇信號的作用,，品質因數(shù)越大,，顯然信號的放大作用越明顯。

理解了品質因數(shù)后,，我們接著來學習諧振曲線,。諧振曲線是指：是在一個含電感或電容的動態(tài)電路中，電路中的電學量(電流,、電導,、磁鏈、電壓,、電荷量等)隨頻率(角頻率)變化的曲線,。

在串聯(lián)諧振電路中，其諧振曲線主要是阻抗隨頻率變化的曲線(阻抗頻率特性)和電流隨頻率變化的關系曲線,。

圖35-6

如上圖35-6所示,，在RLC串聯(lián)電路中,，由感抗XL=ωL，可得感抗與角頻率(或頻率f)的關系曲線為過原點的直線;

由容抗XC=1/ωC,，可得感抗與角頻率(或頻率f)的關系曲線為反比例函數(shù)曲線,，而電阻不隨頻率的變化而變化，為一水平直線,。由阻抗Z=R j(XL-XC),，根據(jù)該表達式合并感抗、容抗與電阻的三條曲線,，就得到阻抗隨角頻率(頻率)變化的關系曲線,，此時感抗與容抗的交點即為諧振頻率點，在該點阻抗有小值,而隨著頻率的改變(變大或變小),，阻抗都會隨之增大,。

另外，從圖中可以看出,，RLC串聯(lián)電路的諧振頻率只有一個,，且僅與電路中的L、C有關,，與R無關,，ω0(f0)稱為電路的固有頻率(或自由頻率)。

比較圖35-6中的感抗和容抗的曲線,，可以發(fā)現(xiàn),，①當電源頻率小于固有頻率時，此時電路呈容性;②當電源頻率等于固有頻率時,，此時電路呈電阻性;③當電源頻率大于固有頻率時,，此時電路呈感性。

RLC串聯(lián)電路的電流隨角頻率(頻率)變化的關系曲線如下圖35-7所示,，當電源頻率等于固有頻率,，即電路處于串聯(lián)諧振時，電流由大值,，這在上文也已經(jīng)提到過，而隨著頻率的變化(變大或變小),，電流都會隨之變小,。

另外，當電源頻率固定且為諧振頻率時,，若改變電路中的電阻值,，顯然由諧振電流I0=U/R，此時電路中的電流也會隨之改變,，即電阻越小,，電流越大,，反之，電阻越大,，電流越小,。

如圖35-7所示，當電源頻率固定且為諧振頻率時,，品質因數(shù)也會隨著電阻的變小而增大,，反之，電阻越大,，品質因數(shù)越小,。

圖35-7

電路具有選擇接近諧振頻率附近的電流的能力稱為選擇性。這句話可以這樣理解,，因為越接近諧振頻率附近,，電路中的電流就會越大，若作為信號而言,，那么它也就越容易被接收到,。而且，Q值越大,，即感抗(或容抗)與電阻的比值越大,，例如正如圖35-7中的電阻變小、電容變小或電感增大都可以使Q值變大,，電流隨頻率變化的關系曲線也就會越尖銳,，此時電路的選擇性越好。

提及電路的選擇性,，就不得不提到一個新的概念“通頻帶”,。即當電流下降到0.707I0時所對應的上下限頻率之差，稱為通頻帶,。

圖35-8

如上圖35-8為電流隨頻率變化的關系曲線,，可以看到，Q值越大,，通頻帶寬度越小,，電路的選擇性越好，抗干擾能力越強,。簡單來說,，就像信號的傳輸，當干擾信號和所需信號頻率比較接近,，那么它們在RLC串聯(lián)諧振電路中所產(chǎn)生的電流也會相近,，此時，對于接受裝置來說，如果Q值較小,，通頻帶寬度較大,，就不能很好地區(qū)分所需信號和干擾信號，也就是說,，電路的選擇性不夠理想,。

串聯(lián)諧振可以稱為電壓諧振，那么,，并聯(lián)諧振是不是可以稱為電流諧振呢?我們接下來繼續(xù)學習并聯(lián)諧振電路,。

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