电路中经常提到的谐振是什么意思？那位大虾能给解释的详细点

2024-12-20 19:01:37

推荐回答（4个）

回答1：

谐振即物理的简谐振动，物体在跟偏离平衡位置的位移成正比，且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动。其动力学方程式是F=-kx。
谐振的现象是电流增大和电压减小，越接近谐振中心，电流表电压表功率表转动变化快，但是和短路得区别是不会出现零序量。
在物理学里，有一个概念叫共振：当策动力的频率和系统的固有频率相等时，系统受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。电路里的谐振其实也是这个意思：当电路的激励的频率等于电路的固有频率时，电路的电磁振荡的振幅也将达到峰值。实际上，共振和谐振表达的是同样一种现象。这种具有相同实质的现象在不同的领域里有不同的叫法而已。
收音机利用的就是谐振现象。转动收音机的旋钮时，就是在变动里边的电路的固有频率。忽然，在某一点，电路的频率和空气中原来不可见的电磁波的频率相等起来，于是，它们发生了谐振。远方的声音从收音机中传出来。这声音是谐振的产物。
谐振电路
由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。在电子和无线电工程中，经常要从许多电信号中选取出我们所需要的电信号，而同时把我们不需要的电信号加以抑制或滤出，为此就需要有一个选择电路，即谐振电路。另一方面，在电力工程中，有可能由于电路中出现谐振而产生某些危害，例如过电压或过电流。所以，对谐振电路的研究，无论是从利用方面，或是从限制其危害方面来看，都有重要意义。
§9.1 串联谐振的电路
一．谐振与谐振条件
二．电路的固有谐振频率
三．谐振阻抗，特征阻抗与品质因数
一．谐振与谐振条件
由电感L和电容C串联而组成的谐振电路称为串联谐振电路，如图9-1-1所示。其中R为电路的总电阻，即R=RL+RC，RL和RC分别为电感元件与电容元件的电阻；为电压源电压，ω为电源角频率。该电路的输入阻抗为
其中X=ωL-1/ωC。故得Z的模和幅角分别为
由式（9-1-2）可见，当X=ωL-1/ωC=0时，即有φ=0，即与相同。此时我们就说电路发生了谐振。而电路达到谐振的条件即为
X=ωL-1/ωC=0 （9-1-3）
图9-1-1 串联谐振电路
二．电路的固有谐振频率
由式（9-1-3）可得
ω0称为电路的固有谐振角频率，简称谐振角频率，因为它只由电路本身的参数L，C所决定。电路的谐振频率则为
三．谐振阻抗，特征阻抗与品质因数
电路在谐振时的输入阻抗称为谐振阻抗，用Z0表示。由于谐振时的电抗X=0，故由式（9-1-1）得谐振阻抗为
Z0=R
可见Z0为纯电阻，其值为最小。
谐振时的感抗XL0和容抗XC0称为电路的特征阻抗，用ρ表示。即
可见ρ只与电路参数L，C有关，而与ω无关，且有XL0=XC0。
品质因数用Q表示，定义为特征阻抗ρ与电路的总电阻R之比，即
Q=ρ/R=XL0/R=XC0/R
在电子工程中，Q值一般在10-500之间。由上式可得
ρ=XL0=XC0=QR
故可得谐振阻抗的又一表示式为
Z0=R=ρ/Q
在电路分析中一般多采用电路元件的品质因数。电感元件与电容元件的品质因数分别定义为
即电路的品质因数Q，实际上可认为就是电感元件的品质因数QL。以后若提到品质因数Q，今指QL。
四．谐振时电路的特性
五．电路的频率特性
四．谐振时电路的特性
谐振电路在谐振时的特性有
1．谐振阻抗Z0为纯电阻，其值为最小，即Z0=R。
2．电流与电源电压同相位，即φ=ψu-ψi=0。
3．电流的模达到最大值，即I=I0=US/R0 ，I0称为谐振电流。
4． L和C两端均可能出现高电压，即
UL0=I0XL0=US/R XL0=QUS
UC0=I0XC0=US/R XC0=QUS
可见当Q?1时，即有UL0=UCO?US，故串联谐振又称为电压谐振。这种出现高电压的现象，在无线电和电子工程中极为有用，但在电力工程中却表现为有害，应予以防止。
由上两式，我们又可得到Q的另一表示式和物理意义，即
Q=UL0/US=UC0/US
5．谐振时电路的向量图如图9-1-2所示。由图可见，L和C两端的电压大小相等，相位相反，互相抵消了。故有。
五．电路的频率特性
电路的各物理量随电源频率ω而变化的函数关系称为电路的频率特性。研究电路频率特性的目的在于进一步研究谐振电路的选择性与通频带问题。
1．阻抗的模频特性与相频特性电路的感抗XL，容抗XC，电抗X，阻抗的模分别为
它们的频率特性如图9-1-3(a)所示，统称为阻抗的模频特性。由图可见，当ω=0时，，当0<ω<ω0时，X<0，电路呈电容性；当ω=ω0时，X=0，电路呈纯电阻性，；当ω0<ω<∞时，X>0，电路呈感性；当ω→∞时，。
阻抗的相频特性就是阻抗角φ随ω变化关系，即
当ω=0时，φ=-π/2；当ω=ω0时，φ=0；当ω=∞时，φ=π/2。其曲线如图9-1-3(b)所示，称为相位频率特性。
2．电流频率特性
当ω=0时，I=0；当ω=ω0时，I=I0=US/R；当ω=∞时，I=0。其曲线如图9-1-3（c）所示，称为电流频率特性
3 ．电压频率特性电容和电感电压的有效值分别为
UC=I/ωC
UL=IωL
由于在电子工程中总是Q?1，ω0很高，且ω又是在ω0附近变化，故有1/ωC≈1/ω0C，ωL≈ω0L。故上两式可写为
UC=UL≈I/ω0C=Iω0L
即UC和UL均近似与电流I成正比。UC，UL的频率特性与电流I的频率特性相似，如图9-1-3(d)所示。图中UL0=UCO=I0X=I0XC0。
六．选择性与通频带
4.相对频率特性
由式（9-1-5）看出，电流I不仅与R，L，C有关，且与US有关，这就使我们难以确切的比较电路参数对电路频率特性曲线的影响。为此我们来研究对相对电流频率特性。
上式描述的相对电流值I/I0与ω/ω0（或f/f0）的函数关系，即为相对电流频率特性。可见上式右端与US无关，其频率特性如图9-1-4所示。
图9-1-4 相对频率特性
5．Q值与频率特性的关系
根据式（9-1-6）可画出不同Q值时的相对电流频率特性曲线，如图9-1-5所示。从图中看出，Q值高，曲线就尖锐；Q值低，曲线就平坦。即曲线的锐度；与Q值成正比。
图9-1-5 Q值与频率特性的关系
六．选择性与通频带
1．选择性
谐振电路的选择性就是选择有用的电信号的能力。如图9-1-6所示，当R，L，C串联电路中接入许多不同频率的电压信号时，今如调节电路的固有谐振频率 ω0（在此是调节电容C），就能使我们所需要的频率信号（例如ω2）与电路达到谐振，即使ω0=ω2，从而电路中的电流达到最大值（谐振电流），当电路的Q值很高时，从C两端（或L两端）输出的电压UC（或UL）也就最大；而我们不需要的电信号（例如ω1和ω3的电压）在电路中产生的电流很小，其输出电压当然也小。这就达到了选择有用电信号ω2的目的。显然，电路的Q值越高，频率特性就月尖锐，因而选择性也就越好。
图9-1-6 串联谐振电路的选择性
2．通频带
（1）.定义：当电源的ω（或f）变化时，使电流（或使）的频率范围称为电路的通频带，如图9-1-7所示。通频带用Δω或Δf表示，即
ω=ω2-ω1
或 f=f2-f1
（2） .计算公式
可见，Δω（或Δf）与Q值成反比，亦即与选择性相矛盾。
定义相对通频带为
Δω/ω0=Δf/f0=1/Q
图9-1-7 电路通频带的定义
（3）.半功率点频率
我们称f1（或ω1）为下边界频率，f2（或ω2）为上边界频率。由于谐振时电路中消耗的功率为P0=I02R，而在f1和f2时，电路中消耗的功率。可见在上，下边界频率f1和f2处，电路中消耗的功率是等于P0的一半，故又称上，下边界频率为半功率点频率。
在正弦激励下对于同时含有L和C的一段无源电路，如果它的端电压和入端电流同相位，则称这样一种特定的电路工作状态为谐振。通常把电压超前电流的正弦交流电路称为感性电路，这时电路吸收的无功功率反映了外电源和电路之间磁场能量交换的速率。反之，如果电压滞后电流则无功功率反映的是外电源和电路之间电场能量交换的速率，电路呈容性。在谐振状态下，电压与电流同相位，无功功率为零，表明电路和外电源之间没有电场能或磁场能的交换。当然，这并不是说电路中不含电场能或磁场能，只是表明，在揩振时，电路L中的磁场能和C中的电场能恰好自成系统，在电路内部进行交换。

回答2：

在RLC电路中，当电路的阻抗Z（jw）的虚部为0时，此时Z（jw）=R在频率w下最小，此时电流I=U/|Z|最大，此时可将频率为w的电流选出，反之Y=G去掉该频率，这是它们的关键点

选频电路：利用LC串联电路，和LC并联电路的谐振办到的，
当w=1/√（LC），即f=1/2π√（LC）时，LC串联电路Z=R发生谐振，LC相当于短路。可将频率为w的电流选出
当w=1/√（LC），即f=1/2π√（LC）时，LC并联电路Z=G+j（wc-1/wl）的虚部为0，即j（wc-1/wl）=0，此时导纳G最小，即阻抗Z最大，LC并联电路相当于开路，可将频率为w的电流去掉。
选频电路就就是LC的串并联用上面的关系达到选频的。

振荡电路：就是有RLC或电源的电路，其中只有LC的串联电路w=1/√（LC），

谐振电路：应该就是串联谐振和并联谐振吧，

滤波电路：应该跟选频电路差不多吧，

串联谐振和并联谐振的区别：上面有讲到，LC串联电路中Z（jw）=R+j（wl-1/wc），LC并联电路中导纳Y=G+j（wc-1/wl），所以w=1/√（LC），即f=1/2π√（LC）时前者电流最大，被选出，后者电流最小，被过滤，

我只是大学生的啦知识有限，不知对你有不有用，对了 w是指频率，j是虚部符号，其他符号都有注明，呵呵怕你的版本跟我的不一样

回答3：

是电路的一种工作状态。在电路中有电容电感电阻当电路呈现阻性时电路中的电流最大。称为谐振。这种店路由固有频率。一旦外加电源的频率和他相同电路就发生谐振。串联谐振电流大并联谐振电压高，如收音机收到电台就是谐振的原里。

回答4：

竹醉wxhlls 回答的很详细，理解的也很到位，赞一个。
另外我补充一种谐振，叫铁磁谐振，铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式，是由于变压器、电压互感器等铁磁电感的饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压现象。其主要特点为：
1、谐振回路中铁心电感为非线性的，电感量随电流增大、铁心饱和而趋于平稳；
2、铁磁谐振需要一定的激发条件，使电压、电流幅值从正常工作状态转移到谐振状态。如电源电压暂时升高、系统受到较强烈的电流冲击等；
3、铁磁谐振存在自保持现象。激发因素消失后，铁磁谐振过电压仍然可以继续长期存在；
4、铁磁谐振过电压一般不会非常高，过电压幅值主要取决于铁心电感的饱和程度。
以下是铁磁谐振发生的原因与危害：10kV配电系统一般以中性点不接地方式运行，随着电网的发展，线路参数发生了变化，由于10kV线路对地存在分布电容，当电压互感器的励磁电感和电网对地分布电容形成匹配时，在一定条件激励下，如单相接地故障时，使电压互感器产生磁饱和，从而引发铁磁谐振。该谐振过电压的幅值可达相电压的2~3.5倍，使电压互感器烧毁或使高压熔丝熔断。

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