系統的諧振頻率為什麼不等於固有頻率,二者有什麼內在的聯絡?
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可以直接看我的文章,希望對你有幫助。
圖1
之前說過RL與RC電路,今天聊聊RLC電路。如下圖所示,這裡電源為一個交流電源,電阻R,電感L,電容C,開關S,典型的RLC串聯電路。
圖2:RLC串聯電流
交流電源
就是電流大小和方向不斷變化的電源,我們日常所用的220V家用電源,就是交流電源。
圖3:交流電源
那麼根據基爾霍夫定律,沿著圖2電路圖走一圈,可以得到方程如下:
電路方程
解出此微分方程(解法過程如果想要深入瞭解,請關注高等數學上冊,嘿嘿)
將交流電源Vt帶入方程
考慮電容初始電量Q為0,那麼電流可以表達為:
所以上述方程可以重新寫為:
2階微分方程
得出一個穩態解如下:
其中,
這裡把Xc=-1/wC稱之為容抗,Xl=wL稱之為感抗。看到沒有,這就是平時我們提及的容抗、感抗的由來!
根據上述方程解,可以得出電流解
簡單的導數,想深究看高度數學導數章節
順便把電阻、電容、電感上電壓求出來,如下:
可以看出,電流Io為固定值,不隨角頻率w變化而變化,當角頻率w為0時候,如下圖所示,電感電壓領先電流與電阻電壓90度,電容電壓落後電流90度。這也是專家老師們,常說的相位關係等等哦哦哦哦。
這個和我們的經驗一樣,電感阻礙電流的突變,電容阻礙電壓的突變!
這裡定義阻抗Z
表示成向量方式:
諧振頻率
大家有沒有想過,如果Xl=Xc的話,這個公式是不是就簡單很多啦。不錯,當
的時候,電流Io可以寫成
此時為Io的最大值,畫出方程Io隨著w的變化圖,如下
當XL>XC時,X>0,R>0,電路呈感性;
當XL
當XL=XC時,X=0,R>0,電路呈電阻性,稱為串聯諧振狀態。
這種帶公式的文章真碼的累啊,也算生活中學習中的記錄吧。