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你能看懂的,RLC电路串联谐振电路
图1
之前说过RL与RC电路,今天聊聊RLC电路。如下图所示,这里电源为一个交流电源,电阻R,电感L,电容C,开关S,典型的RLC串联电路。
图2:RLC串联电流
交流电源
就是电流大小和方向不断变化的电源,我们日常所用的220V家用电源,就是交流电源。
图3:交流电源
那么根据基尔霍夫定律,沿着图2电路图走一圈,可以得到方程如下:
电路方程
解出此微分方程(解法过程如果想要深入了解,请关注高等数学上册,嘿嘿)
将交流电源Vt带入方程
考虑电容初始电量Q为0,那么电流可以表达为:
所以上述方程可以重新写为:
2阶微分方程
得出一个稳态解如下:
其中,
这里把Xc=-1/wC称之为容抗,Xl=wL称之为感抗。看到没有,这就是平时我们提及的容抗、感抗的由来!
根据上述方程解,可以得出电流解
简单的导数,想深究看高度数学导数章节
顺便把电阻、电容、电感上电压求出来,如下:
可以看出,电流Io为固定值,不随角频率w变化而变化,当角频率w为0时候,如下图所示,电感电压领先电流与电阻电压90度,电容电压落后电流90度。这也是专家老师们,常说的相位关系等等哦哦哦哦。
这个和我们的经验一样,电感阻碍电流的突变,电容阻碍电压的突变!
这里定义阻抗Z
表示成向量方式:
谐振频率
大家有没有想过,如果Xl=Xc的话,这个公式是不是就简单很多啦。不错,当
的时候,电流Io可以写成
此时为Io的最大值,画出方程Io随着w的变化图,如下
当XL
当XLXC时,X0,R0,电路呈容性;
当XL=XC时,X=0,R0,电路呈电阻性,称为串联谐振状态。
这种带公式的文章真码的累啊,也算生活中学习中的记录吧。
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