怎样开发利用电路谐振能
电路谐振原理
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电路谐振原理电路谐振是指在电路中,当电感和电容达到一定数值时,电路会产生共振现象。
共振是指电路中的电感和电容相互作用,使得电路中的电流和电压达到最大值的状态。
在电路设计和应用中,谐振原理是一个非常重要的概念,它在无线通信、电子设备和电力系统等领域都有广泛的应用。
电路谐振的原理可以通过简单的RLC电路来进行解释。
在一个RLC电路中,电感、电容和电阻分别代表了电路中的电感元件、电容元件和电阻元件。
当电路中的电感和电容达到一定数值时,电路就会产生共振现象。
共振频率可以通过以下公式计算得到:f = 1 / (2 π√(LC))。
其中,f代表共振频率,L代表电感的大小,C代表电容的大小,π是圆周率。
从公式可以看出,当电感和电容的数值达到一定比例时,共振频率就会出现。
在共振频率下,电路中的电压和电流会达到最大值,这就是电路谐振的原理。
电路谐振的原理可以应用在许多领域中。
在无线通信中,谐振原理被广泛应用于天线和射频电路的设计中。
通过合理设计电感和电容的数值,可以使天线在特定频率下达到最佳工作状态,从而提高无线通信的效率和性能。
在电子设备中,谐振原理也被用于振荡器和滤波器的设计中,以实现特定频率下的信号处理和调节。
在电力系统中,谐振原理可以用于电力电容器的设计和应用,以提高电力系统的功率因数和稳定性。
除了以上应用外,电路谐振原理还可以应用于音响设备、雷达系统、医疗设备等领域。
通过合理设计电路中的电感和电容,可以使电路在特定频率下达到最佳工作状态,从而提高设备的性能和稳定性。
总之,电路谐振原理是电路设计和应用中的重要概念,它可以帮助工程师们设计出更加高效和稳定的电路系统。
通过合理设计电路中的电感和电容,可以使电路在特定频率下产生共振现象,从而达到最佳工作状态。
在实际应用中,工程师们需要充分理解电路谐振的原理,以便更好地应用于各种电子设备和系统中,从而提高设备的性能和稳定性。
谐振电路工作原理
![谐振电路工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/3b98a7b06429647d27284b73f242336c1eb9309c.png)
谐振电路的工作原理1. 引言谐振电路是一种特殊的电路,它能够在特定的频率下产生共振现象。
谐振电路由一个电感器和一个电容器组成,它们之间通过一个交流信号源连接。
在特定的频率下,谐振电路可以实现能量的最大传输。
2. 能量传输原理谐振电路中的能量传输是通过电感器和电容器之间的相互作用来实现的。
2.1 电感器电感器是一种储存能量的元件,它由线圈组成。
当通过线圈中流过交流信号时,会在线圈周围产生磁场。
这个磁场会与线圈内部的自感感应产生相互作用,从而导致能量传输。
2.2 电容器电容器是一种储存能量的元件,它由两个导体板之间夹着绝缘层组成。
当两个导体板上有不同的电荷时,会在其周围产生电场。
这个电场会与导体板之间的介质极化产生相互作用,从而导致能量传输。
2.3 能量传输过程在谐振电路中,交流信号源会产生一个特定频率的交流信号。
当这个频率与谐振电路的共振频率相匹配时,能量传输效果最好。
当交流信号通过电感器时,线圈中会产生一个磁场。
这个磁场会储存一部分能量。
同时,由于线圈内部的自感感应,磁场会与电感器内部的自感产生相互作用。
在同一时间,交流信号也通过电容器。
两个导体板之间的介质极化会储存一部分能量。
同时,由于导体板之间的电场作用,介质极化会与电容器内部的极化现象产生相互作用。
由于磁场和电场都是能量传输的载体,在谐振频率下它们之间会发生共振现象。
共振现象使得能量在电感器和电容器之间来回传输,并且保持不断地增强。
3. 共振频率共振频率是谐振电路中最重要的参数之一。
它决定了谐振电路是否能够实现最大能量传输。
3.1 共振频率的计算在串联谐振电路中,共振频率可以通过以下公式计算:[ f_r = ]其中,(f_r)是共振频率,(L)是电感器的感值,(C)是电容器的电容。
在并联谐振电路中,共振频率可以通过以下公式计算:[ f_r = ]3.2 共振频率的意义共振频率决定了谐振电路中能量传输的效果。
当输入信号的频率与共振频率相匹配时,能量传输效果最好。
分析电路中谐振的原理与应用
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分析电路中谐振的原理与应用作者:任绿春来源:《卷宗》2017年第01期摘要:随着科技进步与人类社会的快速发展,电子产品的更新换代,电气设备与我们的工作与生活联系越来越紧密。
通过分析谐振电路的原理,使谐振电路的作用在无线电和电工技术中得到广泛应用,在信号接收(如收音机调谐)、消除干扰及一些振荡器、滤波器电路和测量电路中,其主要组成部分就是谐振。
因此,我们要科学的利用谐振电路的谐振现象,运用谐振电路的功能。
关键字:谐振;串联;并联;应用在日常电路中,我们经常会见到谐振电路。
所谓的谐振即物理的简谐振动,物体的加速度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,这种叫物理共振。
在电路中,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,只是运用不同领域。
1 谐振电路的概念及其原理在谐振电路中其主要的部件有电阻、电容、电感,这三者因联接方式不同而产生不同的作用,分为串联谐振电路和并联谐振电路。
利用谐振现象选择信号接入线圈、电容器的电路称为谐振电路,若加上特定频率的信号,则在线圈和电容器中有非常大的电流流过,这一现象是谐振现象。
当调节电路元件(L或C)的参数或电源频率,可以使它们相位相同整个电路呈现为纯电阻性,电路达到这种状态称之为谐振。
在谐振状态下,电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。
1、串联谐振电路以上图(1)是RLC串联谐振电路,当改变输入信号源的频率,使得电阻产生的功率最大,即产生了谐振现象,电源电压和电流同相,电路呈电阻性,这种电路状态称为RLC串联谐振。
(1)串联谐振产生的条件在RLC串联谐振电路中,发生谐振时,总阻抗最小,电路的电抗为0,表现为纯电阻性。
其中C为电容值,L为电感值。
所以串联谐振条件是电路的感抗等于容抗。
(2)串联谐振的频率因为串联谐振时,感抗等于容抗,即所以谐振频率f0为:谐振电路的频率f0仅由电路中的电感与电容值有关,与电阻(用电器)的大小无关,它反映的是电路固有频率,所以谐振频率也称谐振的固有频率。
串联谐振电路的研究方法及拓展
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串联谐振电路的研究方法及拓展
串联谐振电路是一种重要的电路模式,由电阻 (R)、电感 (L) 和电容 (C) 组成。
在这种电路中,电阻和电感之间存在一个谐振频率,当电路处于谐振状态时,电路的输出电压最大,电流最小。
本文将探讨串联谐振电路的研究方法及其拓展。
一、研究方法
1. 实验研究
串联谐振电路可以通过实验进行研究。
研究者可以使用示波器、功率计和其他测试设备来观察电路的工作状态,并记录数据。
实验研究可以帮助研究者确定电路的谐振频率、谐振电压和电流等参数。
2. 理论分析
理论分析是另一种研究方法。
研究者可以使用数学模型和电路分析方法来研究电路的工作状态。
理论分析可以帮助研究者理解电路的工作原理,确定电路的谐振频率和谐振参数。
二、拓展
1. 串联谐振电路的应用
串联谐振电路在许多领域都有广泛应用,包括无线电工程、电力电子、通信系统和航空航天等。
例如,在无线电工程中,串联谐振电路可以用于音频放大器的音频滤波器,或在射频电路中用于滤波和衰减。
在电力电子中,串联谐振电路可以用于谐振换流器的控制和能量回馈。
在通信系统中,串联谐振电路可以用于频率合成和滤波器。
2. 串联谐振电路的谐振频率
串联谐振电路的谐振频率取决于电路的元件值。
当电路的电阻值和电感值相等时,电路处于谐振状态,此时电路的输出电压最大,电流最小。
此外,电路的谐振频率还受到电容值的影响。
谐振增大功率的原理和应用
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谐振增大功率的原理和应用1. 什么是谐振增大功率谐振增大功率是一种通过谐振效应来提高电路或系统的输出功率的方法。
谐振是指在特定频率下,电路或系统的电流和电压呈共振状态,使得输出功率最大化。
谐振增大功率可以应用于许多领域,包括通信、电力传输、声学等。
2. 增大功率的原理谐振增大功率的原理基于谐振现象。
当一个电路或系统处于谐振状态时,其电流和电压幅值达到最大,从而使得输出功率也达到最大。
在谐振状态下,电路或系统中的能量可以被有效地储存和传输,从而提高功率输出。
3. 谐振增大功率的应用谐振增大功率在许多领域中都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用案例:• 3.1 无线通信在无线通信系统中,谐振增大功率可以提高信号的传输距离和覆盖范围。
通过将天线和发射机或接收机的电路调整到谐振频率,可以实现更高的输出功率,从而增强信号的强度和稳定性。
• 3.2 电力传输在电力传输系统中,谐振增大功率可以提高输电线路的效率和能量传输能力。
通过将输电线路的电容和电感调整到谐振状态,可以减小传输损耗,提高功率传输效率。
• 3.3 声学应用在声学系统中,谐振增大功率可以增强声音的传播和扩散效果。
通过将声音放大器或扬声器的电路调整到谐振频率,可以提高声音的音量和音质。
• 3.4 振动系统在振动系统中,谐振增大功率可以增加系统的振幅和能量输出。
通过调整振动系统的频率和阻尼系数,可以实现谐振状态,从而提高振动的幅度和能量输出。
4. 谐振增大功率的优缺点谐振增大功率有以下几个优点:•能够提高电路或系统的输出功率,从而增强信号的强度和稳定性;•可以提高能量传输的效率,减小能量损耗;•能够增强声音、振动等的传播效果,提高用户体验。
然而,谐振增大功率也存在一些缺点:•对系统的电路参数有较高的要求,需要进行精确的调节和控制;•如果超过谐振频率,可能出现电路损坏或系统不稳定的问题;•对于大功率应用,可能会引起过热和能量损耗过大的问题。
综上所述,谐振增大功率在合适的应用场景下具有很大的优势,但需要注意合理调节和控制,避免出现不稳定性和损坏等问题。
谐振原理的应用
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谐振原理的应用什么是谐振原理?谐振原理是指当一个物体或系统受到周期性外力作用时,如果外力的频率接近物体或系统的固有频率,就会出现谐振现象。
谐振现象的特点是物体或系统的振幅会不断增大,直到达到最大值。
谐振原理的应用领域谐振原理在许多领域都有广泛的应用,下面将介绍几个主要的应用领域。
1. 电子学谐振原理在电子学中有着重要的应用。
例如,在无线通信中,天线是通过谐振原理来进行信号的传输和接收。
天线的长度正好是电磁波的半个波长,这样当电磁波与天线共振时,能够得到最佳的接收效果。
2. 粒子加速器谐振原理在粒子加速器中也有着重要的应用。
粒子加速器中用到的加速腔就是一种谐振腔。
加速腔中产生高频电场,当所加速的粒子通过加速腔时,受到电场的作用而增加动能,从而达到加速的目的。
3. 声学领域在声学领域,谐振原理也有着广泛的应用。
例如,乐器的共鸣腔体是通过谐振原理来放大声音的。
当乐器谐振腔的谐振频率与乐器的发音频率相匹配时,乐器的声音将会更加响亮。
4. 结构工程在结构工程中,谐振原理被广泛应用于振动控制。
例如,在桥梁设计中,可以通过调整桥梁的固有频率,使其与外部激励的频率不匹配,从而减小振动的幅度,提高结构的稳定性。
5. 光学领域谐振原理在光学领域也有重要的应用。
例如,激光器就是利用谐振腔的谐振原理来放大光的。
激光器中的谐振腔能够使光线来回反射,从而放大光的强度。
总结谐振原理是一种重要的物理现象,其应用广泛。
在电子学、粒子加速器、声学、结构工程和光学等领域,谐振原理都有着重要的应用。
通过合理利用谐振原理,可以提高设备的性能,实现更高效的能量传输和信号传输,推动科学技术的发展。
谐振回路的工作原理
![谐振回路的工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/2779840032687e21af45b307e87101f69e31fb2f.png)
谐振回路的工作原理
谐振回路是一种电路,由电感、电容和电阻构成。
它的工作原理是利用电感和电容之间的相互作用,使得电流和电压在回路中产生谐振。
谐振回路的工作原理可以通过以下步骤来解释:
1. 当交流电源连接到谐振回路时,电流开始在回路中流动。
2. 电感的作用是储存能量,并且会阻碍电流的变化。
因此,当电流通过电感时,电感会储存电流的能量,并产生一个磁场。
3. 电容的作用是储存电荷,并且会阻碍电压的变化。
因此,当电流通过电容时,电容会储存电流的能量,并产生一个电场。
4. 在谐振频率下,电感和电容之间的能量交换达到最大值。
这意味着电感和电容上的能量存储同时达到最大。
当电感释放其储存的能量时,电压峰值出现在电感上。
5. 当电感释放其储存的能量时,电流开始在电容中流动,并导致电容充电。
这导致电流峰值在电容上出现。
6. 在过程中,电阻通过将能量转化为热耗散。
这个相互作用的过程在谐振频率下不断重复,导致电路中的电流和电压以谐振的方式振荡。
这样,谐振回路可以在特定的频率下提供较大的电流或电压增益。
需要注意的是,谐振回路的工作原理可以根据具体的电路和元件参数进行调整。
不同的电感、电容和电阻值将导致不同的谐振频率和振荡特性。
因此,在设计和使用谐振回路时,需要根据实际需求选择合适的元件。
利用实验研究交流电路的谐振现象的教学案例
![利用实验研究交流电路的谐振现象的教学案例](https://img.taocdn.com/s3/m/6dd0a15d974bcf84b9d528ea81c758f5f61f29b3.png)
利用实验研究交流电路的谐振现象的教学案例谐振是交流电路中的一个重要现象,它在电子学教学中具有重要的意义。
通过实验研究交流电路的谐振现象,不仅可以帮助学生更好地理解电路中的谐振原理,还能培养学生的实验能力和科学思维。
本文将介绍一个教学案例,通过利用实验研究交流电路的谐振现象,帮助学生深入了解谐振的基本原理。
一、实验目的与原理1. 实验目的通过本实验,学生将能够:- 理解谐振的基本原理- 掌握谐振电路的特性及其参数对谐振现象的影响- 进行实验观察和数据分析,加深对谐振现象的理解2. 实验原理谐振是指电路在特定频率下产生共振的现象。
在谐振频率下,电路中电容器和电感器储存的能量相互转换,以达到最大振幅。
谐振频率由电容器和电感器的参数决定,对于一个给定的电路,当谐振频率确定后,改变电容器或电感器的数值都会改变电路的谐振频率。
二、实验器材与材料- 频率发生器- 电感(可调)- 电容器(可调)- 电阻器- 示波器- 连接线三、实验步骤与操作1. 搭建交流电路将频率发生器与电容器、电感、电阻器按照谐振电路的连接方式搭建起来。
确保所有元件正常连接并处于工作状态。
2. 设置谐振频率在频率发生器上设置一个特定的频率作为初始频率,并通过示波器观察电压波形曲线。
3. 调整电感和电容器数值改变电感和电容器的数值,重新观察示波器上的波形曲线。
记录下不同数值下的频率和振幅,以便后续数据分析。
4. 数据记录与分析将实验中得到的数据整理,并利用图表的方式展示出来。
分析各参数对谐振频率和振幅的影响,结合理论知识进行讨论。
四、实验数据与结果在实验过程中,我们记录了不同电容器和电感器数值下的谐振频率和振幅。
通过整理数据并绘制图表,我们得到了以下结果:(此处省略数据记录和图表展示)通过分析数据,我们发现电容器和电感器的数值对谐振频率有明显的影响。
改变电容器或电感器的数值,会改变谐振频率的大小。
此外,振幅也会受到电阻器的影响,电阻越大,振幅越小。
电路谐振的原理与应用
![电路谐振的原理与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/f27d21b2f80f76c66137ee06eff9aef8941e48b8.png)
电路谐振的原理与应用概述电路谐振是电路中非常重要的一种现象,它在很多电子设备和系统中都有应用。
谐振电路能够在特定的频率下产生共振现象,使得电流和电压幅值最大,具有很高的能量传输效率。
本文将介绍电路谐振的原理和应用。
原理电路谐振是指电路在特定的频率下出现共振现象。
共振是指电感和电容的能量周期性地在电路中互相转换。
在谐振频率下,电感的感抗和电容的容抗相等,导致电路中的电流和电压达到最大值。
电路谐振发生的条件有两个:电感和电容并联,且其共振频率满足以下公式:f = 1 / (2π√(LC))其中,f为谐振频率,L为电感的感值,C为电容的容值。
类型根据电路谐振的性质,可以将电路谐振分为七种不同类型: 1. 串联谐振 - 原理:电感和电容串联连接,谐振频率由电感和电容的参数决定。
- 应用:常见于无线通信系统和滤波器电路中。
2.并联谐振–原理:电感和电容并联连接,谐振频率由电感和电容的参数决定。
–应用:常见于射频电路和天线匹配电路中。
3.附加谐振–原理:在晶体管放大器的反馈电路中添加电感和电容,增强特定频率的增益。
–应用:常见于频率选择性放大电路和振荡器中。
4.反串联谐振–原理:电容和电感分别与放大元件串联连接,以产生特定频率的反相信号。
–应用:常见于振荡器和频率合成电路中。
5.反并联谐振–原理:电容和电感分别与放大元件并联连接,以产生特定频率的反相信号。
–应用:常见于振荡器和频率合成电路中。
6.电容式谐振–原理:谐振电路由电容和电阻组成,谐振频率由电容和电阻的参数决定。
–应用:常见于振荡器和滤波器电路中。
7.电感式谐振–原理:谐振电路由电感和电阻组成,谐振频率由电感和电阻的参数决定。
–应用:常见于振荡器和滤波器电路中。
应用电路谐振在电子设备和系统中有广泛的应用,下面介绍其中的几个重要应用:1.滤波器–电路谐振可以用来构建滤波器电路,通过选择合适的电路谐振类型和参数,可以实现对特定频率的信号的滤除或放大。
谐振电路原理
![谐振电路原理](https://img.taocdn.com/s3/m/9932b7a70875f46527d3240c844769eae009a3a2.png)
谐振电路原理谐振电路是一种特殊的电路,它能够在特定的频率下达到最大的电流或电压响应。
谐振电路的原理是基于电感和电容的相互作用,通过它们之间的交流能量转换来实现电路的谐振。
在本文中,我们将详细介绍谐振电路的原理及其在电子领域中的应用。
首先,让我们来了解一下谐振电路的基本组成。
谐振电路由电感、电容和电阻组成,其中电感和电容是谐振电路中最核心的两个元件。
电感是一种储存电能的元件,它能够产生磁场并储存能量;而电容则是一种储存电能的元件,它能够储存电荷并释放能量。
在谐振电路中,电感和电容之间通过交流电源相互作用,形成了谐振的基础。
接下来,我们将详细介绍谐振电路的工作原理。
在谐振电路中,当电感和电容的谐振频率与外加交流电源的频率相匹配时,电路将会达到谐振状态。
在这种状态下,电感和电容之间的能量转换达到最大值,电路的电流和电压响应也将会达到最大值。
这种现象被称为共振现象,它是谐振电路工作的基础。
谐振电路有两种基本类型,分别是串联谐振电路和并联谐振电路。
串联谐振电路是由电感、电容和电阻依次连接而成的电路,它的特点是在谐振频率下电压响应最大;而并联谐振电路则是由电感、电容和电阻并联连接而成的电路,它的特点是在谐振频率下电流响应最大。
两种类型的谐振电路在实际应用中有着不同的特点和用途,可以根据具体的需求选择合适的类型。
谐振电路在电子领域中有着广泛的应用,其中最常见的就是在无线通信系统中的应用。
无线通信系统中的天线往往需要通过谐振电路来实现对特定频率的信号的选择性放大,从而提高通信的质量和稳定性。
此外,谐振电路还广泛应用于射频识别、无线电广播、雷达系统等领域,为这些系统的正常工作提供了重要支持。
总的来说,谐振电路是一种能够在特定频率下实现最大电流或电压响应的电路。
它的工作原理基于电感和电容之间的交流能量转换,通过谐振实现电路的特定响应。
谐振电路在电子领域中有着广泛的应用,对于无线通信系统、射频识别、无线电广播等领域起着至关重要的作用。
开关电源谐振电路原理
![开关电源谐振电路原理](https://img.taocdn.com/s3/m/8776240032687e21af45b307e87101f69e31fbd0.png)
开关电源谐振电路原理
开关电源谐振电路是一种用于开关电源的电路拓扑,它利用谐
振现象来实现高效能量转换。
谐振电路的原理基本上是利用电感和
电容的谐振特性来实现开关管的无损耗开关,从而减小功率开关器
件的损耗,提高整个开关电源的效率。
在开关电源谐振电路中,一般会使用谐振电容和谐振电感来构
成一个谐振回路。
当开关管关闭时,能量从输入端储存在电感和电
容中。
当开关管打开时,储存在电感和电容中的能量被释放,从而
提供给负载。
这种谐振现象可以减小开关管的开关损耗,提高整个
开关电源的效率。
另外,开关电源谐振电路还可以分为串联谐振和并联谐振两种
类型。
串联谐振电路中,电感和电容串联在开关管和负载之间,而
并联谐振电路中,电感和电容并联在开关管和地之间。
它们的工作
原理和特性略有不同,但都是利用谐振现象来提高开关电源的效率。
总的来说,开关电源谐振电路利用谐振现象来实现高效的能量
转换,减小开关损耗,提高整个开关电源的效率。
这种电路在实际
应用中具有重要的意义,可以在不同的电源设计中发挥重要作用。
谐振电路的原理及其应用
![谐振电路的原理及其应用](https://img.taocdn.com/s3/m/d3886e46e97101f69e3143323968011ca200f75e.png)
谐振电路的原理及其应用1. 谐振电路的定义和分类谐振电路是指在特定的频率下,电路中的电感(L)和电容(C)之间发生谐振现象的电路。
根据谐振频率的不同,谐振电路可以分为串联谐振电路和并联谐振电路。
1.1 串联谐振电路串联谐振电路是指电感和电容依次串联连接而成的电路。
在串联谐振电路中,当电感和电容的阻抗大小相等且相位角相反时,达到串联谐振。
串联谐振电路主要应用于频率选择电路、滤波器等领域。
1.2 并联谐振电路并联谐振电路是指电感和电容并联连接而成的电路。
在并联谐振电路中,当电感和电容的阻抗大小相等且相位角相反时,达到并联谐振。
并联谐振电路主要应用于天线、调谐放大器等领域。
2. 谐振电路的原理谐振电路的原理基于电感和电容之间的能量交换。
在特定的谐振频率下,电感和电容之间的能量交换达到最大,使得电路中的振荡幅度达到最大值。
具体来说,串联谐振电路在谐振频率下电感和电容的阻抗相等,使得电流最大;而并联谐振电路在谐振频率下电感和电容的阻抗相等,使得电压最大。
3. 谐振电路的应用3.1 振荡器振荡器是一种能够产生连续振荡信号的电路。
谐振电路由于其能够在特定的频率下产生稳定的振荡信号,广泛用于振荡器的设计中。
著名的RC正弦波振荡器、LC正弦波振荡器等都是利用谐振电路的原理实现的。
3.2 滤波器滤波器是一种能够根据信号频率的不同,选择性地通过或抑制某些频率的电路。
谐振电路的特性使得它能够选择性地通过某个特定频率的信号,因此被广泛应用于滤波器的设计中。
常见的谐振滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
3.3 天线天线是用于发送和接收无线信号的装置。
谐振电路可以用于天线的设计中,通过谐振电路的特性选择性地接收或发送特定频率的信号,提高天线的工作效率。
3.4 调谐放大器调谐放大器是一种能够选择特定频率信号放大的电路。
谐振电路作为调谐放大器的核心部分,通过谐振电路的特性可以选择要放大的信号频率,提高放大器的性能。
4. 总结谐振电路是一种能够在特定频率下实现能量交换的电路。
实验八 RLC串联电路的谐振实验
![实验八 RLC串联电路的谐振实验](https://img.taocdn.com/s3/m/53c106bcb9d528ea81c779c6.png)
C1L ω=ωfC 21πC1ωLC21πLC1LC实验八 R 、L 、C 串联电路的谐振实验一、实验目的1、研究交流串联电路发生谐振现象的条件。
2、研究交流串联电路发生谐振时电路的特征。
3、研究串联电路参数对谐振特性的影响。
二、实验原理1、R L C 串联电压谐振在具有电阻、 电感和电容元件的电路中,电路两端的电压与电路中的电流一般是不同相的。
如果我们调节电路中电感和电容元件的参数或改变电源的频率就能够使得电路中的电流和电压出现了同相的情况。
电路的这种情况即电路的这种状态称为谐振。
R 、L 、C 串联谐振又称为电压谐振。
在由线性电阻R 、电感L 、电容c 组成的串联电路中,如图8-1所示。
图8-1 R L C 串联电路图当感抗和容抗相等时,电路的电抗等于零即X L = X C ; ; 2πf L=X = ω L - = 0则 ϕ = arc tg = 0即电源电压u 与电路中电流i 同相,由于是在串联电路中出现的谐振故称为串联谐振。
谐振频率用f 0表示为f = f 0 = 谐振时的角频率用ω 0表示为ω = ω 0 =谐振时的周期用T 0表示为T = T 0 = 2 π 串联电路的谐振角频率ω 0频率f 0,周期T 0,完全是由电路本身的有关参数来决定的,它们是电路本身的固有性质,而且每一个R 、L 、C 串联电路,只有一个对应的谐振频f 0和 周期T 0。
因而,对R 、L 、C 串联电路来说只有将外施电压的频率与电路的谐振频率相等时候,电路才会发生谐振。
在实际应用中,往往采用两种方法使电路发生谐振。
一种是当外施()2CL2X X R -+RU UU U电压频率f 固定时,改变电路电感L 或电容C 参数的方法,使电路满足谐振条件。
另一种是当电路电感L 或电容C 参数固定时,可用改变外施电压频率f 的方法,使电路在其谐振频率下达到谐振。
总之,在R 、L 、C 串联电路中,f 、L 、C 三个量,无论改变哪一个量都可以达到谐振条件,使电路发生谐振。
谐振的原理与应用分析
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谐振的原理与应用分析1. 谐振的概念谐振是指当一个物体受到外力激励后,得到最大振幅的现象。
谐振现象在自然界和工程领域中都有广泛的应用。
在物理学中,谐振是指一个物体在受到周期性外力作用后,振幅或振动速度达到峰值的状态。
谐振的原理与应用是物理学中的重要内容,本文将详细介绍谐振的原理和其在各个领域的应用。
2. 谐振的原理谐振的原理可以通过简谐振动的理论来解释。
简谐振动是指一个物体以固定的频率和振幅在平衡位置附近做周期性振动。
简谐振动的特点是运动的物体对恢复力的依赖是线性的,即恢复力与位移成正比。
根据胡克定律,恢复力与位移的关系可以表示为:F=−kx其中,F是恢复力,k是弹簧的弹性系数,x是位移。
由此可知,当物体受到外力作用需要对物体施加与位移方向相反的恢复力来达到平衡。
在简谐振动的情况下,物体的振动可以被描述为一个正弦函数。
振动的频率由物体自身的固有频率决定,记为f。
物体在其固有频率下达到最大振幅,这就是谐振。
谐振发生时,物体的振幅与外力的频率相匹配,使得外力向物体提供最大能量。
3. 谐振的应用谐振的原理在各个领域都有广泛的应用。
以下列举几个常见的应用:3.1 机械谐振器在机械工程领域,谐振有着重要的应用。
例如,在建筑工程中,为了防止结构受到地震的损害,可以采用谐振吸振器。
谐振吸振器是一种能够与结构的固有频率匹配的装置,通过谐振现象将地震能量转化为热能,从而减小结构的振动幅度。
3.2 电子谐振电路在电子工程中,谐振电路常用于滤波和调谐。
谐振电路由电感和电容组成,具有选择性的频率响应。
当输入信号的频率与电路的固有频率相匹配时,输出信号将得到最大增益。
谐振电路在无线电通信和音频设备中得到广泛应用。
3.3 谐振在生物体中的应用在生物体内部,谐振现象也有重要的应用。
例如,在人体中,声带的谐振使得我们能够产生声音。
声带是由肌肉和柔韧的组织构成的,当肌肉受到刺激时会产生振动。
这些振动通过谐振共振腔体的增强,使我们能够发出声音。
让电路产生谐振的方法
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让电路产生谐振的方法
电路的谐振是指当电路中的电感和电容元件以及电阻元件构成的整体系统受到外部激励时,系统内部的能量交换达到最大的状态。
谐振可以在无线通信、音频放大器和射频电路等领域中发挥重要作用。
下面是一些常见的让电路产生谐振的方法。
1. LC谐振电路:LC谐振电路是使用电感和电容元件构成的简单电路。
当电感和电容的谐振频率与外部激励的频率相匹配时,电路会产生谐振。
这种电路可以用于调谐放大器和无线通信系统中。
2. 压控振荡器(VCO):VCO是一种可以通过改变电压输入来调整振荡频率的电路。
通过调节电压输入,VCO可以产生不同频率的振荡信号。
这种电路在无线通信和射频电路中广泛应用,例如频率合成器和频率调制器等。
3. 反馈放大器:反馈放大器是一种使用反馈回路的放大器电路。
当反馈回路的增益与放大器的增益相等时,电路会产生稳定的振荡信号。
这种电路常用于音频放大器和射频放大器中。
4. 振荡电路:振荡电路是一种会产生周期性波形的电路。
它通常由一个放大器和一个反馈网络组成,其中反馈网络将一部分输出信号再次输入到放大器中。
通过适当选择放大器和反馈网络的参数,振荡电路可以产生特定频率的振荡信号。
5. 表面声波谐振器(SAW):SAW是一种利用表面声波进行振荡的电路。
它通常由一个晶体和电极构成,晶体通过电极上的表面声波进行振荡。
SAW被广泛应用于无线通信、电子滤波器和传感器等领域。
以上是一些常见的让电路产生谐振的方法。
实际应用中,根据具体需求选择合适的方法来实现系统的谐振是非常重要的。
谐振电路之原理与应用
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谐振电路之原理与应用谐振电路是指在特定频率下,电路中的电感和电容器之间产生共振现象的电路。
在谐振状态下,电路呈现出特定的频率响应特性,通常表现为阻抗的变化,电流的增加和电压的最大化。
谐振电路的原理:1.LC谐振电路原理:LC谐振电路是由电感(L)和电容(C)组成的电路。
在特定的频率下,电感和电容的特性相互作用,使得电路中的能量在两者之间往返传递,形成谐振。
在该频率下,电路的阻抗最小,电流最大。
2.RLC谐振电路原理:RLC谐振电路是在LC谐振电路的基础上加入了电阻(R)的电路。
电阻对电路的阻抗特性有一定的影响。
在其中一频率下,电感、电容和电阻共同作用,使得电路达到谐振。
谐振频率受到电感、电容和电阻的影响。
谐振电路的应用:1.振荡器:谐振电路可用于产生稳定频率和振幅的信号,常用于振荡器、震荡器等电子器件中。
震荡器是电子设备中常见的一类元器件,它可以产生稳定的频率和幅度的信号,用于时钟、调谐器、无线电等应用领域。
2.滤波器:谐振电路也可以用作滤波器。
在特定的频率下,电路的阻抗会有较大的变化,可以实现对特定频率的信号进行滤波。
通过调整电感和电容的数值,可以实现对特定频率的信号进行滤波,使其通过而其他频率的信号被抑制。
3.频率选择性放大器:谐振电路可以用作频率选择性放大器。
在特定的频率下,电路的阻抗最小,电流最大。
通过合理选择电感和电容的数值,可以实现对特定频率的信号进行放大,而对其他频率的信号进行削弱或抑制。
4.无线通信系统:谐振电路在无线通信系统中有广泛的应用。
例如,调谐电路可以调整无线电接收器的频率,以接收特定频率的信号。
滤波器可以用于抑制杂散信号,提高通信质量。
振荡器可以产生无线电波,用于发送信号。
5.物理实验:谐振电路的原理和特性在物理实验中也有广泛的应用。
例如,在电路学实验中,学生可以通过实验观察电感和电容的共振现象,了解谐振电路的工作原理。
在其他物理实验中,谐振电路也可以用来进行测量、分析等操作。
怎样开发利用电路谐振能
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开发利用电路谐振能在当代世界上,电路谐振现象已经为人类做出了巨大贡献,人类在生产和生活中,一时一刻也离不开电路谐振现象。
为了更好的说明电路谐振问题,首先谈电路谐振的用处,然后讲为什么会有用处和反映谐振现象的新学说,最后提出发展利用谐振能的设想,让谐振能为人类做出更大的贡献。
一、当代对电路谐振现象的应用1、高频电路中利用调谐电路选择信号:调谐电路与无功功率有什么关系呢?调谐电路也就是在高频电路中的谐振电路,在电路谐振时只能改变无功功率的大小,有功功率不发生变化。
因为电路谐振与不谐振时电路中的电流或电压增大几十倍甚至上百倍,也就是无功功率增大几十倍或上百倍。
谐振时的频率就是所选择的信号,无功功率的这种功能是其它能量不能代替的,是无功功率独有的。
如果没有或不利用电路谐振现象,就没有收音机、电视机、电话和手机等,更不会有今天的自动化和现代化,社会就会倒退几百年。
2、在电力系统中,利用电容器输出的电能占一半左右:从实践中得知,在电力系统中无功功率需要量不比有功功率少,不算不知道,一算吓一跳,一台电容器补偿的无功功率并不多,可是成千上万台电容器的容量加起来,输出的总无功功率就是电网中的视在功率一半左右。
如果不利用电力电容器或调相机补偿无功功率,就会缺少1/3以上的电能。
二、电路谐振现象为什么会有用处1、电路谐振现象是两种相反事物相结合的结果许多人认为电路谐振时产生能量是无中生有,永动机不存在,不符合能量守恒定律。
对此问题可用力学理论进行分析: (1)在宏观利用保守力---水的重力可以做功在宏观人们利用水力发电,就是水的重力做的功。
从力学中得知水的重力是保守力,保守力的性质是:它能做正功,也能做负功。
水从高处往下流就做正功,如果人们把水从低处送到高处,水的重力就做负功。
河里的水为什么从高处不断地往下流呢?是太阳能做的功,水在太阳能的做用下,变成水蒸汽上升到高空,温度下降后变成小水珠降落到地面,形成河,人们利用河水的重力来发电。
rcl并联电路的谐振课程设计
![rcl并联电路的谐振课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/4087e740a200a6c30c22590102020740bf1ecd1d.png)
rcl并联电路的谐振课程设计一、教学目标本节课的学习目标包括:知识目标:学生能够理解并掌握RLC并联电路的谐振概念,了解谐振的条件和特点,掌握谐振电路的计算方法。
技能目标:学生能够运用所学的知识分析和解决实际问题,能够运用谐振电路的知识进行简单的设计和计算。
情感态度价值观目标:学生能够培养对科学的兴趣和好奇心,能够积极思考和探索问题,培养合作和交流的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括:1.RLC并联电路的谐振概念:介绍谐振的定义和条件,解释谐振的特点和表现。
2.谐振电路的计算方法:讲解谐振电路的计算方法,包括谐振频率的计算和电路参数的计算。
3.谐振电路的应用:介绍谐振电路在实际中的应用,如振荡器、滤波器等。
三、教学方法本节课的教学方法包括:1.讲授法:教师通过讲解和演示,引导学生理解和掌握谐振电路的基本概念和计算方法。
2.讨论法:教师学生进行小组讨论,鼓励学生提出问题、分享观点,培养学生的思考和交流能力。
3.实验法:教师引导学生进行实验操作,让学生通过实践体验谐振电路的特点和应用。
四、教学资源本节课的教学资源包括:1.教材:教师准备相关的教材和参考书籍,为学生提供系统的学习材料。
2.多媒体资料:教师准备相关的多媒体资料,如图片、视频等,为学生提供直观的学习资源。
3.实验设备:教师准备相关的实验设备,如电路仿真器、示波器等,让学生能够进行实践操作。
五、教学评估本节课的评估方式包括:1.平时表现:通过观察和记录学生在课堂上的表现,如参与度、提问回答等,评估学生的学习态度和理解程度。
2.作业:通过学生提交的作业,评估学生对谐振电路概念的理解和应用能力。
3.考试:设计考试题目,包括选择题、计算题等,全面评估学生对谐振电路知识的掌握程度。
评估方式应客观、公正,能够全面反映学生的学习成果。
教师应及时给予反馈,帮助学生改进和提高。
六、教学安排本节课的教学安排如下:1.教学进度:按照教学大纲的安排,有序进行教学,确保覆盖谐振电路的所有重要内容。
谐振电路的原理及应用
![谐振电路的原理及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/81d65e8759f5f61fb7360b4c2e3f5727a5e9242c.png)
谐振电路的原理及应用1. 谐振电路的基本概念谐振电路是一种特殊的电路结构,可以在特定频率下获得较高的电流或电压幅度。
谐振电路由电感器和电容器组成,通过选择合适的元件参数,可以实现在某一频率下电感和电容之间的谐振。
2. 谐振电路的分类2.1. 串联谐振电路串联谐振电路是将电感和电容器串联连接在电路中的谐振结构。
在合适的频率下,电感和电容器之间形成共振,实现谐振现象。
串联谐振电路常用于无线通信中的频率选择电路和信号滤波器。
2.2. 并联谐振电路并联谐振电路是将电感和电容器并联连接在电路中的谐振结构。
在合适的频率下,电感和电容器之间形成共振,实现谐振现象。
并联谐振电路常用于放大器的频率扩展电路和振荡电路。
3. 谐振电路的原理3.1. 串联谐振电路的原理串联谐振电路的原理是通过电感和电容器的串联连接,当电感和电容器在特定频率下达到共振时,电路中的电流或电压幅度达到最大值。
共振频率可以通过以下公式计算:$$ f_r = \\frac{1}{{2\\pi \\sqrt{LC}}} $$其中,f_r代表共振频率,L代表电感的值,C代表电容器的值。
3.2. 并联谐振电路的原理并联谐振电路的原理是通过电感和电容器的并联连接,当电感和电容器在特定频率下达到共振时,电路中的电流或电压幅度达到最大值。
共振频率可以通过以下公式计算:$$ f_r = \\frac{1}{{2\\pi \\sqrt{LC}}} $$其中,f_r代表共振频率,L代表电感的值,C代表电容器的值。
4. 谐振电路的应用4.1. 无线通信中的应用谐振电路在无线通信中被广泛应用。
例如,无线电广播接收机中的频率选择电路使用串联谐振电路,可以选择接收特定频率的信号,屏蔽其他频率的干扰信号。
此外,天线接收电路中也常用到并联谐振电路,用于提高接收效率。
4.2. 振荡器的应用振荡器是一种产生连续振荡信号的电路,谐振电路常被用作振荡器的关键部分。
例如,LC振荡器中的电感和电容器通过共振实现信号的振荡,产生高频信号输出。
谐振器发射电路原理
![谐振器发射电路原理](https://img.taocdn.com/s3/m/b3ec8674e55c3b3567ec102de2bd960590c6d990.png)
谐振器发射电路原理一、引言谐振器发射电路是一种常用的无线通信电路,广泛应用于各种无线通信系统中。
它通过谐振器的共振作用,使得信号能够在特定的频率上得到放大和传输。
本文将介绍谐振器发射电路的工作原理和主要组成部分。
二、谐振器的基本原理谐振器是一种能够在特定频率上实现能量传输的电路。
它由电感和电容组成,当电感和电容的参数满足一定条件时,谐振器就会在特定频率上产生共振现象。
这种共振现象使得谐振器具有了特定频率上的增益特性,能够放大和传输该频率上的信号。
三、谐振器发射电路的工作原理谐振器发射电路主要由信号源、放大器和谐振器组成。
信号源产生需要传输的信号,然后通过放大器放大信号的幅度,最后通过谐振器将信号在特定的频率上进行放大和传输。
1. 信号源信号源是谐振器发射电路中的重要组成部分,它产生需要传输的信号。
信号源可以是一个简单的振荡电路,通过震荡器产生连续的正弦波信号,也可以是其他信号源,如数字信号源等。
2. 放大器放大器是谐振器发射电路中的关键部分,它用于放大信号源产生的信号。
放大器通常采用晶体管或场效应管等器件,通过放大器可以将信号源产生的微弱信号放大到足够的幅度,以供谐振器进行进一步的放大和传输。
3. 谐振器谐振器是谐振器发射电路中最重要的部分,它通过共振现象实现对特定频率上信号的放大和传输。
谐振器由电感和电容组成,当电感和电容的参数满足一定的条件时,谐振器就会在特定频率上产生共振现象。
在共振状态下,谐振器对该特定频率上的信号具有很高的增益,能够将信号放大到足够的幅度,并通过天线进行传输。
四、谐振器发射电路的特点和应用谐振器发射电路具有以下特点和应用:1. 高效传输:谐振器发射电路能够在特定频率上实现高效的信号传输,提高了无线通信系统的传输效率。
2. 高频选择性:谐振器发射电路具有很好的频率选择性,只对特定频率上的信号进行放大和传输,减少了对其他频率信号的干扰。
3. 广泛应用:谐振器发射电路广泛应用于各种无线通信系统中,如无线电广播、移动通信、卫星通信等。
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开发利用电路谐振能在当代世界上,电路谐振现象已经为人类做出了巨大贡献,人类在生产和生活中,一时一刻也离不开电路谐振现象。
为了更好的说明电路谐振问题,首先谈电路谐振的用处,然后讲为什么会有用处和反映谐振现象的新学说,最后提出发展利用谐振能的设想,让谐振能为人类做出更大的贡献。
一、当代对电路谐振现象的应用1、高频电路中利用调谐电路选择信号:调谐电路与无功功率有什么关系呢?调谐电路也就是在高频电路中的谐振电路,在电路谐振时只能改变无功功率的大小,有功功率不发生变化。
因为电路谐振与不谐振时电路中的电流或电压增大几十倍甚至上百倍,也就是无功功率增大几十倍或上百倍。
谐振时的频率就是所选择的信号,无功功率的这种功能是其它能量不能代替的,是无功功率独有的。
如果没有或不利用电路谐振现象,就没有收音机、电视机、电话和手机等,更不会有今天的自动化和现代化,社会就会倒退几百年。
2、在电力系统中,利用电容器输出的电能占一半左右:从实践中得知,在电力系统中无功功率需要量不比有功功率少,不算不知道,一算吓一跳,一台电容器补偿的无功功率并不多,可是成千上万台电容器的容量加起来,输出的总无功功率就是电网中的视在功率一半左右。
如果不利用电力电容器或调相机补偿无功功率,就会缺少1/3以上的电能。
二、电路谐振现象为什么会有用处1、电路谐振现象是两种相反事物相结合的结果许多人认为电路谐振时产生能量是无中生有,永动机不存在,不符合能量守恒定律。
对此问题可用力学理论进行分析:(1)在宏观利用保守力---水的重力可以做功在宏观人们利用水力发电,就是水的重力做的功。
从力学中得知水的重力是保守力,保守力的性质是:它能做正功,也能做负功。
水从高处往下流就做正功,如果人们把水从低处送到高处,水的重力就做负功。
河里的水为什么从高处不断地往下流呢?是太阳能做的功,水在太阳能的做用下,变成水蒸汽上升到高空,温度下降后变成小水珠降落到地面,形成河,人们利用河水的重力来发电。
电路谐振是两种相反事物相结合的结果煤和石油称为能源,是与氧气结合产生的是化学反应;产生化学能;同理共振、共鸣和电路谐是一种物理振现象,产生的是物理能。
在电感和电容的电路中,感抗与容抗性质相反,二者相差180度,感抗好比是水的重力,容抗好比是太阳能,当电感负载做负功时,电容负载却做了正功,电容负载做负功时,电感负载又做了正功,在任何瞬间感抗与容抗都互相抵消,电路中只有纯电阻消耗电能,电路谐振也是两种相反事物相结合的结果。
2、电流或电压增大是电路谐振时产生能量的表现人们都认为电容器是一种储能元件,不会增加能量,输出不能大于输入。
在电路谐振时为什么电流或电压变化那么大呢?从力学理论中分析:能量变化有两种:一种是增大作用力,另一种是减小反作用力。
串联电路谐振时就是减少反作用力。
谐振现象就是两个相反事物相结合的产物,电感与电容性质相反,这是公认的,当感抗等于容抗时,它们互相抵消。
因为感抗大于纯电阻很多,当感抗被抵消后,电路中的阻抗只有纯电阻起作用,又因纯电阻很小,相当于电路短路,因作用力大小不变,反作用力减小,必然产生加速度(电流增大),此时计算公式为:I振=U/R ,因Z大于R许多倍,所以谐振后电流I振大于原来的I原许多倍,谐振电路中的负载电流等于输入总电流。
因为电压降计算公式:U振=I振Z 串联电路称为“电压谐振”。
当电感与电容器并联时,因二者性质相反,所以能改变输入的电流方向,当电感接通电源的瞬间自感电动势最大,电感负载和电源输出的电流共同流向电容支路(充电),当电容器放电时,电容支路和电源输出的电流共同流向电感负载,此时电容器的作用是将反作用力,转变为作用力。
对于电感负载来说,就相当于增加一个电源。
又因为感抗大于阻抗,因此电容支路中的电流大于从电源输入的电流。
此电路称为“电流谐振”。
电子运动与宏观物体运动一样,电流大小与外力(能量)成正比,电流或电压增大是电路中能量增加的表现。
无功功率能做功电路谐振能输出无功功率(1)无功功率在电流表中能产生转矩,指针转动就是有效电流做的功实践得知:电流指针走动大小与有效电流大小成正比,有效电流是有功功率电流和无功功率电流的矢量和。
证明无功功率在电流表中能产生转矩。
电流表虽小,说明问题很大,电表与电动机性质相同,都是利用电磁能做的功,转矩大小都与电流大小成正比,推理无功功率在交流电动机中一定会做功。
(2)无功功率在变压器中能进行转换,证明无功功率做了功书中承认变压器的空载电动势是由无功功率电流产生的,并且承认输入电流的相位,是输出电流的相位决定的,两个电流相位差180度。
当输出有功功率时,输入就是有功功率;输出无功功率时,输入也是无功功率。
如果无功功率不能做功,那么,原边电流的相位,就不会由负边的电流相位和大小而改变。
变压器能进行能量转换,证明无功功率能做功。
(3)无功功率在异步电动机中能产生转矩,说明无功功率能做功实践得知:在异步电动机中,定子电流的相位和变压器一样,是由转子电流的相位决定的,两个电流相位差180度。
如果有功功率能做功,那么无功功率也能做功,因为它们的两个磁场的相对位置是一样的。
书中认为异步电动机转动原理与直流电机原理相同是不对的,它不是通电导体在磁场中受力作用产生的,而是定子旋转磁场拖动转子产生的。
因定子磁场大小与视在功率成正比,所以无功功率能做功。
从实践中分析,直流电动机转动,也是两个磁埸互相作用产生的。
(4)电感负载做功大小与视在功率成正比,说明无功功率能做功在电感性负载并联电容器后,电路中增加一个内电动势,输入了新的能量,在负载大小不变时,从电网中输入的电流减少,所以节约了有功功率(在电网中的实际情况不同,试验结果也不一样)。
如果无功功率不能做功,那么,负载大小不变,消耗有功功率也不能发生变化,但实践证明消耗有功功率减少,就证明无功功率做了功。
(5)无功功率在有功功率电表中不产生转矩,不能做为证据?书中认为无功功率不能在测有功功率时产生转矩,就认为无功功率不能做功。
此种说法是不对的,有功功率在测量无功功率大小时也不产生转矩,两种情况都是人为造成的,有功功率电表不能做为否认无功功率能做功的证据。
通过对以上各种问题的探讨:发现无功功率能做功,视在功率代表总电能。
(6)在电视机、收音机、电话、手机和一切自动化控制的电路中,利用调谐电路选择信号。
这是电路谐振时产生能量,最好地说明。
三、书中否认电路谐振现象产生能量的原因1、书中对无功功率认识失误(1)在纯电感负载中瞬时平均功率计算失误:书中利用代数和的方法计算,平均功率为“零”没有功率量纲。
书中讲在纯电感负载中有功功率为“零”,因纯电阻为“零”,瞬时功率也是“零”,所以平均功率是“零”是正确的。
但在纯电感负载中研究的不是有功功率问题,而是无功功率怎样计算问题,书中讲有功功率为“零”是所问非所答。
如果无功功率瞬时平均功率为“零”,那么,在电感负载中就没有电流通过,就测不出它的大小,无功功率的计算公式就推导不出来。
从实践中得知,电感负载中有电流通过,并能测出它的大小,证明有无功功率量纲存在。
此事实说明:电感负载中瞬时平均功率不是“零”,书中观点有失误。
在瞬时功率中讲的是无功功率瞬时值,瞬时平均功率也应当是无功功率的平均值。
计算方法是:瞬时功率绝对值和的平均值,它不等于“零”,符合实践。
因为瞬时平均功率不是“零”,所以才有无功功率的计算公式:Q=IU(2)书中把电流与电压的时间角度当空间角度计算在电阻与电感串联电路中,书中认为电流与电压相位差90度力不做功,电功率公式为:P=IUCOS∮。
书中的计算公式是否符合实践结果呢?也必须要利用事实说明:在交流电路中存在两种阻抗(电阻和电感),必然消耗两种能量。
根据能量守恒定律,只有消耗能量,才能转变其它的能量做功。
感抗如果不消耗能量,就不会产生电压降。
实践得知,感抗能产生电压降,就是消耗能量的铁证。
从整个电路方面看,任何瞬间电源没有增大,负载也没有减小,只是电源与负载互相转变。
因电压降是由于有负载产生的,所以就应当把电源消耗的能量当成负载消耗的能量,再把负载输出的能量当成电源输出的能量,因为做正功与做负功时间不同,不能互相抵消,在一个周期中的平均瞬时功率不等于零。
从实践中证明,无功功率有量纲存在,电源有电压降产生,电路中有自由电子流动形成电流。
电压降是消耗能量的表现,无功功率量纲的存在是消耗能量的根据。
在电阻与电感串联电路中,电流与电压的相位差是时间角度,因时间角度与空间角度作用不同。
在宏观力学中,当力与运动方向之间的夹角为90度时,力不做功,也不消耗能量,物体运动矩离为“零”,没有功率量纲。
在电工学中,电感与自由电子运动方向夹角90度,不是空间角度,空间角度是0度或180度,所以对电子运动大小产生影响。
书中把时间角度当成空间角度应用,产生重大失误。
2、对能量认识失误在电工书中只认为有功功率代表电能,认为无功功率不能做功,视在功率没有实际意义,所以在电工学中能量就是指有功功率。
又因为有功功率与宏观中的耗散功率性质相同,不能补偿,就认为电路谐振不产生能量。
(2)从实践中看,负载性质不同,需要的电功率也不同。
电阻负载需要热能做功的,利用电阻大的材料做导体,消耗的电功率称为有功功率(也可称电热功率),消耗在此功率中的电流与电压同相位,计算公式为:P=IUCOSØ;电感负载需要磁能做功的,利用电阻小的材料做导体,消耗的电功率称电磁功率,它是有功功率和无功功率的矢量和,即视在功率,其计算公式为:磁势=电流×匝数,也等于S=IU。
四、视在功率中心说1、电功率书中的定义:(1)在电感与纯电阻串联电路中,消耗在纯电阻中的电功率书中称为“有功功率”;(2)消耗在电感中的电功率书中称为“无功功率”;(3)有功功率与无功功率的矢量和书中“称为视在功率”。
2、有功功率中心说:书中认为无功功率电流与电压相位差90度,误码认为不能做功,视在功率也没有实际意义,三种电功率否认其中两个,就形成一个《有功功率中心说》。
3、视在功率中心说:新观点认为无功功率电流与电压相位差90度,是时间角度,它与宏观力学中的空间角度不同,它对电压做功产生影响,有反作用力(感抗)存在,有电压降产生,认为无功功率也消耗能量,根据能量守恒定律它也能做功,产生交变电磁埸能。
因无功功率是也是电能中的一部分,所以视在功率代表总电能,就形成一个《视在功率中心说》。
4、不同学说对电功率认识不同,对节能认识不同。
(1)有功功率中心说:利用有功功率因数变化,说明利用电容器节电现象。
如果此观点正确,那么负载中的电流和有功功率因数应当与总电路中一样,电流减少,有功功率因数增加。
在电工书中节能的计算成本公式:P节=(I21-I22)R,当线路中的电阻很小时,节电也很少。