在電路中感抗和容抗的作用剛好相反。在電感器中,電壓超前電流,在電容器中,電壓滯 后電流,,兩者電壓與電流都存在90°的相位差。因此,,在L與C的串聯(lián)電路中,,通過(guò)電感與電容的電流相同,兩者電壓相位差為180°,,當(dāng)L與C兩端電壓大小 相等時(shí),,它們相互抵消,此時(shí)測(cè)量LC兩端電壓,,值為0,。這種情況是不是很神奇呢,現(xiàn)在我們來(lái)研究下它是如何發(fā)生的,。
提到電容電感,,我們先回顧一下品質(zhì)因數(shù)Q,Q定義為電抗與電阻的比值,。電抗會(huì)隨著頻率改變,。感 抗在頻率zui低時(shí)最小,隨著頻率的增高而增大,,容抗在頻率zui低時(shí)最大,,隨著頻率的增高而減小。那么,,在任意L與C的串聯(lián)電路中,,逐漸改變信號(hào)源的頻率,在某 一個(gè)頻率值上,,感抗與容抗大小剛好相等,,我們把這種特殊情況稱為諧振,這個(gè)頻率稱為諧振頻率,,這種電路稱為串聯(lián)諧振電路,。
在LC串聯(lián)電路中,當(dāng)信號(hào)源頻率比諧振頻率低時(shí),容抗大于感抗,,隨著頻率逐漸降低,,電容器的容 抗會(huì)變得更大,,電感器的感抗會(huì)變得更小,這樣,,電路總電抗會(huì)隨著頻率的減小而增大,,因此,,隨著頻率的降低,,電路中電流變小,;當(dāng)頻率比諧振頻率高時(shí),,感抗大 于容抗,隨著頻率增高,,容抗變得更小,,而感抗變得更大,這時(shí)電路中總電抗會(huì)隨著頻率的增高而增大,,因此,,隨著頻率的增高,電路中的電流變小,。由此,,我們得 出一個(gè)非常重要的結(jié)論:LC串聯(lián)電路中頻率等于諧振頻率時(shí),電路中電流最大,,當(dāng)高于或低于諧振頻率時(shí),,電路中電流減小。
您也許會(huì)問(wèn),,那諧振情況下L與C的電壓是多大呢,?通常情況下,L與C的電壓都非常大,,一般是施 加到電路上的電壓的Q倍,。這里舉個(gè)例子,在Q值為10的LC串聯(lián)電路中,,如果信號(hào)源提供的電壓為10V,,那么電感器和電容器兩端的電壓是100V,不用擔(dān) 心,,這兩者電壓存在180°的相位差,,相加后電路總電壓依然是10V。電容電感兩端高壓的產(chǎn)生是因?yàn)榇鎯?chǔ)在電容器電場(chǎng)和電感器磁場(chǎng)中的能量,,在每個(gè)周期 內(nèi),,在電容器與電感器間來(lái)回轉(zhuǎn)移。
縷清楚了這層關(guān)系,,我們就可以運(yùn)用串聯(lián)諧振的特質(zhì)來(lái)設(shè)計(jì)一些實(shí)用電力試驗(yàn)裝置,,輕松玩轉(zhuǎn)串聯(lián)諧振回路了,。其基本原理是利用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路,通過(guò)調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率,,使回路電感L和電容C串聯(lián)諧振,。變頻控制器為整套設(shè)備提供電源, 并把幅值和頻率都固定的380V或220V工頻正弦交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉岛皖l率可調(diào)的正弦波,。勵(lì)磁變壓器將變頻電源輸出的電壓升到合適的試驗(yàn)電壓,。高壓電抗器 L與試品C發(fā)生串聯(lián)諧振,諧振電壓即為加到試品C上的電壓,,通過(guò)調(diào)節(jié)變頻電源的輸出電壓就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電容試品C的高壓試驗(yàn)了,。
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