谐振的定义及介绍
谐振 品质因数-概述说明以及解释
谐振品质因数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述谐振是一种物理现象，指的是当一个物体或系统受到外力作用时，其振动频率与外力的频率相匹配，产生共振的情况。
在谐振的状态下，物体或系统的振幅会显著增大，达到最大值。
谐振是许多领域中的重要现象，如机械、电子、光学等，有着广泛的应用和研究意义。
谐振的原理可以用简谐振动的概念来说明。
简谐振动是指一个物体或系统以固定频率、固定振幅、固定相位进行周期性振动的状态。
常见的例子有钟摆的摆动、弹簧的振动等。
当外力作用在一个物体或系统上时，如果外力的频率与物体或系统的固有振动频率相同或接近，就会产生谐振现象。
谐振在许多领域中都有重要的应用。
例如，在机械领域中，谐振现象广泛应用于共振装置的设计，如桥梁、建筑物和车辆的抗震装置。
在电子学中，谐振用来设计和调谐无线电和电视接收器等电子设备，以使其能够选择性地接收特定频率的信号。
在光学领域，谐振现象可以帮助我们理解干涉和衍射现象，并用于光学仪器的设计。
在谐振研究中，一个重要的参数是品质因数。
品质因数是一个物体或系统在谐振状态下能量损耗的程度。
品质因数越大，代表物体或系统的能量损耗越小，能够保持更长时间的振动状态。
因此，品质因数对谐振的影响非常重要，在谐振研究和应用中占据着重要地位。
本文将重点介绍谐振的定义、原理和应用。
首先，我们将详细解释谐振的定义和相关概念。
然后，我们将深入探讨谐振的原理，并解释其现象背后的物理机制。
接下来，我们将介绍谐振在不同领域中的应用，并举例说明其实际应用场景。
最后，我们将总结谐振的重要性，强调品质因数对谐振的影响，并展望谐振研究的未来方向。
通过本文的介绍和讨论，读者将对谐振有一个全面的了解，并能够进一步深入研究和应用谐振相关的领域。
1.2 文章结构文章结构部分：本文将分为引言、正文和结论三个部分来探讨谐振和品质因数的相关内容。
在引言部分，我们将给出本文的概述，解释谐振和品质因数的基本概念，并介绍文章结构。
谐振工作原理
谐振工作原理
谐振是指一个物体在受到外力作用后，以一定频率固有地振动的现象。
它是由于物体的固有频率与外力频率相同导致的。
谐振的工作原理可以通过简谐振动模型来解释。
简谐振动是指物体在恢复力的作用下以固定频率和固定振幅来振动。
在简谐振动中，物体会在正向偏离平衡位置时受到一个与偏离量成正比的恢复力的作用，这个恢复力的方向与偏离方向相反。
恢复力的大小可以用胡克定律来描述，即恢复力与偏离量成正比。
当物体受到外力作用时，如果外力频率和物体的固有频率相同，则物体将发生谐振现象。
在谐振状态下，外力与恢复力相互抵消，使物体的振幅不断增加。
不过，在现实中很难找到一个真正的谐振系统，因为存在摩擦力、阻尼等其他因素，这些因素会减小振幅并使谐振系统逐渐停止。
谐振在许多领域都有应用，例如音乐乐器、电子电路、建筑结构等。
在电子电路中，谐振电路可以用来选择特定频率的信号，如收音机中的调谐电路。
在建筑结构中，谐振现象需要被避免，因为谐振可能导致结构的破坏。
总之，谐振是物体在固有频率和外力频率相同的条件下以固定振幅振动的现象。
谐振的工作原理是在外力和恢复力之间达到动态平衡，使物体保持振幅稳定。
电路中的谐振
电场能量
磁场能量
电感和电容能量按正弦规律变化，最大值相等 WLm=WCm。
2 1 CU 2 LI 2 w总 w L wC 1 LIm 0 Cm 0 0 2 2
总能量是常量，不随时间变化，正好等于最大值。
电场能量和磁场能量不断相互转换，有一部分能量在 电场和磁场之间作周期振荡，不管振荡过程剧烈程度如何， 它都无能量传给电源，也不从电源吸收能量。 电感、电容储能的总值与品质因数的关系：
UL
UR UC
I
当 0L=1/(0C )>>R 时 ， UL= UC >>U 。
(5). 功率
谐振时的相量图
P=RI02=U2/R，电阻功率达到最大。
1 2 Q Q L QC 0, Q L ω0 LI , QC I0 ω0 C 即L与C交换能量，与电源间无能量交换。
U m0 sin t I m0 sin t 则 i R I uC U Cm0 sin( t 90o ) m0 sin( t 90o ) L I m0 cos t 0C C
1 2 2 2 1 LI 2 cos2 t wC 1 CuC CU cm cos t 0 2 2 m0 2
根据这个特征来判断电 路是否发生了串联谐振。 (4). LC上串联总电压为零，即 +
|Z| R
O
I
0
R
_ + + U R UL _ + UC _
UL UC 0, LC相当于短路。
U
谐振的定义及介绍
v1.0 可编辑可修改谐振科技名词定义中文名称：谐振英文名称：resonance其他名称：共振定义：强迫振荡频率非常接近于自由振荡频率的系统中出现的振荡现象。
所属学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片谐振电路图谐振即物理的简谐振动，物体的加速度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。
目录展开定义在物理学里，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。
应用v1.0 可编辑可修改收音机利用谐振现象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。
§ 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。
谐振的原理
谐振的原理
谐振是指当一个物体受到外界周期性的激励时，它会以特定的频率与激励频率产生共振现象的一种运动模式。
谐振现象与物体的固有频率密切相关，固有频率也叫共振频率，是指物体在没有外界激励时的自然振动频率。
谐振的原理可以通过以下几个方面来解释：
1. 能量传递：当外界周期性激励与物体的共振频率相等或接近时，能量将以较大的幅度传递给物体。
这是因为在共振频率附近，外界激励与物体的固有振动频率产生完全或近乎完全的同步，从而使得能量传递效率最高。
2. 相位同步：共振发生时，外界激励与物体的振动相位达到同步。
这是因为相位同步使得激励和响应之间的相对位移最小，从而使得能量传递更加高效。
当外界激励频率高于或低于共振频率时，相位差将逐渐增大，能量传递将显著减弱。
3. 能量存储和释放：谐振时，物体会将能量存储在其固有振动模式中，并以一定的频率进行振动。
当外界激励周期性地提供能量时，物体将持续吸收和释放能量，使得振幅保持较大的值。
4. 衰减：谐振也存在能量损耗的情况，称为衰减。
能量损耗的原因可以包括内部阻尼和外界阻尼等。
阻尼的存在将逐渐减小振幅，并最终使振动停止。
总结起来，谐振的原理包括能量传递、相位同步、能量存储和
释放以及衰减等。
谐振的发生与物体的固有频率密切相关，在共振频率附近能够达到最大的振幅和能量传递效率。
电气谐振的物理原理
电气谐振的物理原理引言：电气谐振是电路中一种重要的现象，它在无线通信、电力传输和电子设备中起着关键作用。
本文将介绍电气谐振的物理原理，包括谐振的定义、谐振频率的计算方法以及谐振现象的应用。
一、谐振的定义电气谐振是指电路中电感、电容和电阻之间达到最佳匹配状态的现象。
当电路处于谐振状态时，电感和电容的能量交换达到最大值，电路中的电流和电压呈现特定的波形。
二、谐振频率的计算方法电路的谐振频率可以通过以下公式计算得出：f = 1 / (2π√(LC))其中，f表示谐振频率，L表示电感的值，C表示电容的值，π是圆周率。
三、谐振现象的应用1. 无线通信：在无线电通信中，电气谐振被广泛应用于天线和电路的设计。
通过调整电感和电容的数值，可以使天线在特定频率上达到最佳发射或接收效果。
2. 电力传输：电气谐振在电力传输中也起着重要作用。
例如，交流输电系统中的谐振电抗器可以用来抵消电容性负载的影响，提高电力传输的效率。
3. 电子设备：电气谐振在电子设备中的应用非常广泛。
例如，谐振电路可以用于滤波器的设计，通过选择合适的谐振频率，可以滤除特定频率的信号。
结论：电气谐振是电路中重要的物理现象，它通过调整电感和电容的数值，使电路达到最佳匹配状态。
谐振频率的计算方法可以通过公式f = 1 / (2π√(LC))得出。
电气谐振在无线通信、电力传输和电子设备中都有广泛的应用，对于提高系统性能和效率起着关键作用。
通过本文的介绍，希望读者对电气谐振的物理原理有更深入的了解，并能在实际应用中灵活运用。
电气谐振的研究和应用将继续推动电子科技的发展，为我们的生活带来更多便利和创新。
电力电子技术中的谐振现象及其应对策略
电力电子技术中的谐振现象及其应对策略电力电子技术在现代电力系统中起着至关重要的作用。
然而，在电力电子设备的设计和运行过程中，我们常常会遇到谐振现象的问题。
本文将探讨电力电子技术中的谐振现象以及应对策略。
一、谐振现象的定义和原理谐振现象是指在电力电子设备运行过程中，电路中的电感和电容元件之间产生共振现象。
当电路的谐振频率等于电源提供的频率时，共振现象就会发生。
谐振现象的原理是基于振荡理论。
当电感和电容元件的电流和电压之间存在周期性的相互转换时，谐振就会出现。
电感元件存储并释放能量，而电容元件则存储并释放电荷。
二、谐振现象的影响和危害谐振现象可以对电力电子设备的性能和可靠性产生负面影响。
以下是谐振现象可能带来的一些常见问题：1. 电路电压和电流的失真：谐振会导致电路中电压和电流的失真，使电子设备无法正常工作。
2. 噪音和杂散：谐振现象会引起电力电子设备中的噪音和杂散，降低设备的工作效率和性能。
3. 高温问题：由于谐振现象引起的能量损耗，电力电子设备可能会产生过高的温度，进而影响其寿命和可靠性。
4. 结构破坏：谐振现象所产生的高频振动可能使电力电子设备的结构受到破坏，导致设备损坏甚至故障。
三、谐振现象的应对策略为了解决电力电子技术中的谐振问题，我们可以采取以下一些应对策略：1. 谐振抑制电路的设计：通过引入补偿电路、滤波电路或其他谐振抑制技术，可以有效降低谐振现象的发生。
2. 优化电路参数：合理选择电感元件和电容元件的数值和类型，以确保电路的频率特性符合设计要求。
3. 添加阻尼：增加合适的阻尼电阻，可以减小谐振幅值，从而降低谐振现象的影响。
4. 控制输入和输出：通过对电力电子设备的输入和输出进行控制，使设备运行在非谐振状态下，以避免谐振带来的问题。
综上所述，电力电子技术中的谐振现象是一个需要重视和解决的问题。
我们可以通过谐振抑制电路的设计、优化电路参数、添加阻尼以及控制输入和输出等策略来应对这一问题。
工业设计概论 谐振
工业设计概论谐振
在工业设计领域中，谐振是一个非常重要的概念。
谐振是指当一个物体受到外力作用时，产生的振动频率与外力作用频率相同的现象。
这种现象在工业设计中有着广泛的应用，可以用来增强产品的性能和美感。
谐振在工业设计中的应用可以体现在多个方面。
首先，谐振可以用来改善产品的声学性能。
通过合理设计产品的结构，使其在振动时产生特定的频率，可以达到减少噪音的效果。
这在家电产品、汽车等领域有着广泛的应用，可以提升产品的品质和用户体验。
谐振还可以用来增加产品的稳定性和耐久性。
通过合理设计产品的结构和材料，使其在受到外力作用时能够形成谐振，可以有效减少外力对产品的影响，提升产品的抗震性能。
这在建筑、航天等领域都有着重要的应用，可以保障产品的安全性和可靠性。
谐振还可以用来提升产品的美感和设计感。
通过合理设计产品的外形和结构，使其在振动时产生优美的谐振效果，可以增加产品的审美价值和艺术感。
这在家具、灯具等领域中尤为重要，可以让产品更具设计感和时尚感。
总的来说，谐振在工业设计中具有重要的作用，可以用来改善产品的性能、稳定性和美感。
设计师在进行工业设计时，应该充分考虑谐振的原理和应用，以实现产品的创新和优化。
只有在谐振的指导
下，产品才能更好地适应市场需求，满足用户的需求，实现设计的价值和意义。
因此，工业设计师在进行产品设计时，应当深入研究谐振的原理和应用，灵活运用谐振的技术手段，不断创新和改进产品设计，以提升产品的竞争力和市场影响力。
只有这样，工业设计才能真正实现工程技术与艺术设计的完美结合，为人类社会的发展进步做出更大的贡献。
谐振定义及作用是什么意思
谐振定义及作用是什么意思谐振定义及作用。
谐振是物理学中一个重要的概念，它指的是在一个系统中，当外力的频率与系统的固有频率相同时，系统会产生共振现象。
在这种情况下，系统会产生较大的振幅，从而产生显著的效应。
谐振现象在自然界和工程领域都有着广泛的应用，对于理解和控制系统的振动行为具有重要意义。
谐振的定义可以用数学公式来描述，当外力的频率等于系统的固有频率时，系统会产生共振现象。
在简谐振动中，系统的固有频率可以用以下公式来表示：f = 1/2π√(k/m)。
其中，f表示系统的固有频率，k表示系统的弹簧常数，m表示系统的质量。
当外力的频率等于系统的固有频率时，系统会产生共振现象，振幅会变得非常大，从而产生显著的效应。
谐振在自然界中有着广泛的应用。
例如，地震中的建筑物和桥梁在地震波的作用下会产生共振现象，从而导致结构的破坏。
因此，在工程设计中需要考虑结构的固有频率，以避免共振现象的发生。
另外，声学中的共振现象也是谐振的一种表现，乐器的共振现象决定了它们的音色和音质。
在生物学中，谐振现象也有着重要的意义，例如心脏和呼吸系统都有自己的固有频率，谐振现象决定了它们的正常运作。
在工程领域中，谐振现象也有着重要的应用。
例如，汽车和飞机的悬挂系统需要考虑车辆或飞机的固有频率，以避免共振现象对乘客的影响。
另外，在电子电路中，谐振现象也被广泛应用，例如在无线通信中的天线和滤波器设计中，谐振现象被用来选择特定的频率进行信号的传输和过滤。
总之，谐振是一个重要的物理现象，它在自然界和工程领域都有着广泛的应用。
通过理解谐振的原理和特性，可以更好地控制系统的振动行为，从而提高系统的性能和稳定性。
对于工程设计和科学研究来说，谐振现象都有着重要的意义，需要引起足够的重视和研究。
电路中的串联电路的谐振相关知识讲解
负载吸收功率
P=RI2=U2/R
QL ω0LI2
QC
1
ω0C
I2
Q QL QC 0
电源发出功率
+
P UI cos RI 2
u_
Q UI sin 0
LC
Q R
P
即L与C交换能量, 与电源间无能量交换。
电场能量与磁场能量来回交换 -----电磁振荡
设 u U m0 sin t
则
i
Um0 R
Z
R
j(ωL
1 ωC
)
|
Z (ω)
|
φ (ω)
阻抗幅频特性
| Z(ω) |
R2
(L
1
C
)2
(ω
)
tg1
ωL
1
ωC
R
幅频特性 相频特性
( )
/2
O
0
–/2
阻抗相频特性
I( )
U/R
I( )
O
0
电流谐振曲线
2. 电流谐振曲线 谐振曲线：表明电压、电流与频率的关系。
幅值关系：
I(ω)
U
R2
(L
1
C
)2
XC
1
0C
1/
1 LC
L C
特性阻抗
L
C
品质因数 Q ω0 L 1 1 L 无量纲
R R ω0 RC R C I( )
3. 电流I达到最大值I0=U/R (U一定)。
O 0
•
4. 电阻上的电压等于电源电压，
IR
LC上串联总电压为零，即
+
•
U
+
•
如何谐振及其原理解析
如何谐振及其原理解析串联谐振交流耐压试验在发电机绝缘试验中占据至关重要的地位，今天我们就来系统学习一下如何谐振及其原理解析吧。
01、谐振基础知识谐振电路是在具有电阻R、电感L、电容C的交流电路中；一般电路的电压与电流电路中的相位是不同的。
如果我们调整电路元件（L或C）或电源频率的参数，它们可以具有相同的相位，整个电路呈现纯电阻。
当电路达到这种状态时，称为共振。
研究共振现象的目的是了解这一客观现象，充分利用科学技术中共振的特点，同时预防产生的危害。
根据电路连接的不同，可分为串联谐振和并联谐振。
在串联谐振情况下，电感电压和电容电压是等价的，即电感电容吸收不同数目的等效无功率，使电路吸收的无功率为0。
电场能量和磁场能量不断变化，但这部分能量在电场和磁场之间振荡，整个电路的电磁场能量之和保持不变；励磁电源电路的能量转化为电阻加热。
为了维持振荡，励磁必须不断地提供能量来补偿电阻的热消耗。
与电路中的电磁场总能量相比，每个振荡电路消耗的能量越少，电路的质量越好。
02串联谐振的原理首先，谐振是在一定条件下由R、L和C元件组成的电路的特殊现象。
首先，当C系列电路发生谐振时，要分析电路的特性，如图1：C系列电路的复阻抗如下、在正弦电压作用下，电路的复阻抗如下。
公式中，电抗x=xl，xc是角频率w的函数，x随w的变化如图2所示。
当w从0变为如图2所示时，x从-变为+如W所示，当w 0，当x是电容性的，当w 0，当x是电感性的，当w=w0，当阻抗z（w0）=r是纯电阻、电压和无穷大时。
电流同相，我们称之为此时电路谐振的工作状态。
由于这种共振发生在RLC串联电路中，我们也可以称之为串联谐振、串联谐振电路等。
由此可见，串联电路的谐振频率是由其自身的参数L和C决定的，这与外界条件无关。
当电源固定时，可以调节L和C，使电路的固有频率与电源频率产生共振。
03变频串联谐振的计算方法变频串联谐振主要是指所研究的串联电路的电压和电流达到同一相位，即电路中电感的电感电抗和电容电抗的值和时间相等，使所研究的电路呈现出纯的电阻特性。
物体的谐振与共振
物体的谐振与共振谐振和共振是物体振动中的两个重要概念。
本文将介绍什么是物体的谐振和共振，它们的影响因素以及在实际生活中的应用。
一、谐振的定义和特点谐振是指当物体受到外力作用时，如果外力的频率等于物体固有频率时，物体将发生谐振现象。
谐振的特点有以下几点：1. 频率匹配：外力作用频率等于物体固有频率；2. 最大振动幅度：在谐振状态下，物体振幅达到最大值；3. 能量传递：谐振状态下，能量可以从外力源传递到物体上。
二、谐振的影响因素谐振的发生与以下几个因素密切相关：1. 物体的固有频率：物体振动的固有频率决定了谐振的条件；2. 外力频率：外力作用的频率需要与物体的固有频率匹配；3. 外力幅度：外力的幅度也会影响谐振的效果；4. 阻尼：适当的阻尼可以影响谐振的衰减时间和振动幅度。
三、共振的定义和特点共振是指物体在受到周期性作用力时，振动的幅度达到最大值的现象。
当外力的频率接近物体的固有频率时，共振现象更容易发生。
共振的特点包括：1. 幅度放大：外力频率与物体固有频率接近时，振幅会被放大；2. 能量储存与释放：共振状态下，物体能够储存能量并在适当时候释放；3. 破坏性与危险性：共振效应可能导致物体破损或破坏。
四、物体谐振与共振的实际应用1. 声学：乐器的共鸣箱能够增加声音的共振，使乐器发出更响亮的声音；2. 结构工程：建筑物的抗震设计需要考虑共振现象，以避免地震力对建筑物造成破坏；3. 电子学：电子电路的谐振器可在无线通信、射频技术等领域中起到重要作用；4. 灵敏仪器：利用共振现象可以制作高灵敏度的仪器，如共振天平等。
综上所述，物体的谐振与共振是振动学中重要的概念。
谐振发生在外力频率等于物体固有频率时，有助于能量传递；而共振则描述了外力频率接近物体固有频率时的幅度放大现象。
了解谐振和共振的影响因素以及在不同领域的应用，有助于我们更好地理解和利用振动现象。
声音的谐振现象
声音的谐振现象声音是一种机械波，当声源振动时，周围的空气分子也跟随振动，形成一个声波传播出去。
在某些特定条件下，声音可以产生谐振现象，这种现象在许多领域都有重要的应用。
一、声音的谐振定义及特点谐振是指当一个物体以自然频率振动时，使得另一个物体在相同频率下产生共振，从而使得后者的振幅增大的现象。
声音的谐振是指在一定频率范围内，声波在空间中形成共振现象。
以下是声音的谐振特点：1. 频率选择性：谐振现象只发生在特定的频率范围内，称为共振频率。
而在共振频率附近，声波容易被物体吸收，使得能量传输更加有效。
2. 振幅增强：当声波与物体的共振频率相匹配时，声波传播到物体上时，与物体振动频率同步，振幅会显著增强。
这就是为什么声音可以在一些材料中传播得更远，音量更大的原因。
3. 能量传输：声波的谐振现象利用了能量传输的特性，使声音可以在空间中传播更远，穿透物体，或者聚焦到某一特定区域。
二、声音谐振的应用声音的谐振现象在许多领域都有着广泛的应用，下面是一些常见的应用：1. 声学乐器：乐器的发声原理就是利用谐振现象。
例如，对于弦乐器而言，当弦的共振频率与乐器给定的音高相匹配时，弦会发出更加纯净和响亮的声音。
2. 声学共振箱：共振箱是利用声音的谐振现象来增强声音的放大装置。
一些乐团演奏现场或者音乐会厅都使用共振箱来提高音响效果，使得音乐更加传情达意。
3. 天线和共振：在无线通信中，天线的设计也是基于声音的谐振原理。
通过调整天线的长度或形状，可以使其共振频率与无线电波的频率相匹配，从而增强信号的接收或发送效果。
4. 声波治疗：一些医疗领域利用声音的谐振现象进行治疗。
例如，超声波可以用于疼痛治疗、物理疗法和医学成像等应用。
5. 音响系统：音响系统通过调整音箱的设计和共振箱的设置，使得声音以最佳的方式传播和放大，从而提供高质量的音效。
总结：声音的谐振现象是声音传播和应用的重要原理之一。
通过谐振现象，我们可以使声音传播更远、音量更大，并利用声音的能量进行治疗、传输和娱乐等方面的应用。
串联电路谐振
RQ 50 60
L 0 5103 60mH
C
1
2 0
L
6.67
F
9.9 并联电路的谐振
1. G、C、L 并联电路
+
•
IS
•
UG
_
CL
对偶：
谐振角频率
R L C 串联
Z
R
j(ωL
1
ωC
)
ω0
1 LC
G C L 并联
Y
G
j(ωC
1
ωL
)
ω0
1 LC
R L C 串联
|Z|
R
O
0
I( )
U/R
1 )2
ωC
QU
η 2 Q2 (η 2 1)2
U( )
UC(Cm)
QU U
UL( )
UC( )
UL( ) ： 0
Cm 1Lm
当=0，UL()=0；0<<0， UL()增大；=0， UL()=QU； >0，电流开始减小，但速度不快， XL 继续增大，UL 仍有增大的趋势，但在某个下UL()达 到最大值，然后减小。 ，XL， UL()=U。
w总
wL
wC
1 2
LIm2
1 2
CUC2m
LI 2
电感、电容储能的总值与品质因数的关系：
Q
0 L R
0
LI02 RI02
2π
LI
2 0
RI02T0
2π
谐振时电路中电磁场的总储能 谐振时一周期内电路消耗的能量
Q是反映谐振回路中电磁振荡程度的量，品质因数越大， 总的能量就越大，维持一定量的振荡所消耗的能量愈小， 振荡程度就越剧烈。则振荡电路的“品质”愈好。一般讲在 要求发生谐振的回路中总希望尽可能提高Q值。
谐振是什么原理
谐振是什么原理
谐振是一种物体在受到外力作用下产生的振动现象。
当物体与外界振动频率相同时，外力对物体的作用将会达到最大值，导致物体发生共振现象，即谐振。
谐振的原理可以用能量守恒和振动力学的知识来解释。
在一个谐振系统中，通常由弹簧和质量块组成。
当弹簧受到外力拉伸或压缩时，就会产生弹性势能。
当外力消失时，弹簧恢复原状，将储存的弹性势能转化为动能，使质量块开始振动。
质量块的振动会产生惯性力，将弹簧推回原位，使得弹簧再次储存势能。
在谐振系统中，当外力的频率与系统的固有频率相同时，弹簧受到的外力将会得到最大值，振动幅度也将达到最大。
这种现象被称为共振。
共振发生时，能量将以最大效率被传递到质量块和弹簧之间的振动。
由于谐振的特性，它在许多领域中都具有重要的应用。
比如，谐振在声学、电子学和光学中都有应用。
在声学中，乐器的共振频率决定了其音调；在电子学中，谐振电路常用于选择特定频率的信号，并进行信号的放大或滤波；在光学中，谐振腔可用于增强激光的输出功率等。
总之，谐振是由外力与系统固有频率相匹配，导致系统产生共振现象的振动现象。
通过了解谐振的原理，我们能够更好地理解和应用相关的科学知识。
谐振的原理
谐振的原理引言：谐振是一种物理现象，广泛应用于各个领域，如电路、机械系统、音乐等。
谐振的原理是指一个系统在受到外力的作用下，产生共振现象并达到最大幅度。
本文将从谐振的定义、条件、特点和应用等方面进行详细阐述。
一、谐振的定义谐振是指一个系统当受到周期性外力作用时，系统的振幅达到最大值的现象。
当外力的频率与系统的固有频率相等时，谐振现象最为显著。
谐振可以发生在各种物理系统中，如机械振动系统、电路中的振荡电路、声学系统等。
二、谐振的条件1. 外力频率与系统固有频率相等：谐振的前提是外力的频率与系统的固有频率相等。
只有当外力频率与系统固有频率接近时，才能产生谐振现象。
2. 外力的振幅适当：外力的振幅不能过大，否则会使系统产生非线性响应，无法达到谐振。
3. 系统的阻尼要适中：适当的阻尼可以使系统的振幅稳定，过小或过大的阻尼会削弱谐振现象。
三、谐振的特点1. 振幅达到最大值：在谐振状态下，系统的振幅达到最大值。
这是因为外力频率与系统固有频率相等，使得系统能够得到最大的能量输入。
2. 相位差为零：在谐振状态下，外力与系统的振动相位差为零。
这是因为外力频率与系统固有频率相等，外力与系统振动的相位保持一致。
3. 能量转移最大化：谐振状态下，外力的能量会被最大化地转移到系统中，使得系统能够得到最大的能量输入和输出。
四、谐振的应用1. 电路中的谐振：谐振在电路中有广泛的应用，如LC振荡电路、谐振变压器等。
例如，收音机中的调谐电路就是利用电感和电容的谐振特性来选择特定的信号频率。
2. 机械系统中的谐振：谐振在机械系统中也有重要的应用，如桥梁、建筑物的抗震设计。
谐振频率的选择可以使得系统对特定频率的外力具有抗拒能力。
3. 声学系统中的谐振：声学中的谐振现象被广泛应用于乐器制作和音乐演奏中。
乐器的音色和共鸣效果都与谐振有关，不同乐器的谐振频率和振幅决定了其独特的音质和音量。
结论：谐振是一个系统在受到周期性外力作用下，振幅达到最大值的现象。
谐振工作原理
谐振工作原理
谐振是指一个物体或系统在受到外界作用下，产生的振动频率与其固有频率相等或接近的现象。
谐振现象可以在机械、电子、光学等领域中观察到。
谐振的工作原理可以通过以下几个方面来解释：
1. 自由振动：当一个物体或系统自由振动时，它会以一定的频率和振幅在其平衡位置周围进行振荡。
自由振动的频率受到物体或系统的质量、刚度和阻尼等因素的影响。
2. 外界激励：当一个物体或系统受到外界作用力或激励时，它会受到来自外界的能量输入。
这个外界激励可以是周期性的或非周期性的。
3. 能量储存与释放：当物体或系统受到外界激励时，部分能量会被储存在物体或系统中。
如果外界激励的频率接近或等于物体或系统的固有频率，能量会集中在物体或系统中，并得到进一步放大。
4. 条件共振：当外界激励频率与物体或系统的固有频率非常接近时，谐振现象就会发生。
在这种情况下，外界激励会与物体或系统的固有频率产生共振。
共振时，物体或系统将以较大的振幅进行振动，其能量储存和释放也会更加明显。
总的来说，谐振的工作原理可以归结为外界激励与物体或系统的固有频率之间相互作用的结果。
通过合适的调节外界激励频
率，可以实现对物体或系统振幅的控制和放大，从而实现谐振现象。
谐振的原理
谐振的原理引言：谐振是一个普遍存在于物理世界中的现象，无论是天然的还是人工制造的系统都可能发生谐振。
本文将介绍谐振的基本原理，探讨谐振现象的产生机制，以及谐振的应用领域。
一、谐振的定义和基本原理谐振是指一个物理系统在受到外界激励时，当激励频率等于系统的固有频率时，系统能够发生共振现象。
在谐振状态下，系统的振幅达到最大值，能量传递效率也最高。
谐振现象的基本原理可以通过简谐振动模型来解释。
简谐振动是指一个物体在恢复力的作用下，沿着一个固定轴线上进行周期性的振动。
其特点是振动频率固定，且振幅相等。
二、谐振现象的产生机制谐振现象的产生是由于外界激励频率和系统固有频率之间的共振效应。
当外界激励频率与系统固有频率接近时，能量传递效率达到最大，系统容易进入谐振状态。
谐振现象可以通过多种物理系统来实现，如机械谐振、电路谐振和光学谐振等。
在机械谐振中，弹簧振子是一个常见的示例。
当外力作用下，弹簧振子在固有频率下产生共振现象。
在电路谐振中，电容电感电路是一个常见的谐振系统。
当电容电感电路中的电流频率与系统固有频率相等时，电路会发生共振。
光学谐振则是指光波在光学腔中的反射和干涉现象。
三、谐振的应用领域谐振现象在现实生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些谐振的应用领域：1. 音乐乐器：乐器的发声原理就是基于谐振的。
例如，弦乐器中的琴弦在特定频率下共振，发出特定音调的声音。
2. 建筑工程：在建筑物的抗震设计中，谐振的原理被广泛应用。
通过调整建筑物的固有频率，使其与地震波频率不匹配，从而减小地震对建筑物的影响。
3. 电子技术：电路谐振被广泛应用于无线通信领域。
例如，收音机中的调谐电路就是利用电路谐振的原理来接收特定频率的无线电信号。
4. 医学诊断：谐振成像技术在医学诊断中有着重要的应用。
例如，核磁共振成像（MRI）利用谐振原理来获取人体内部器官的高分辨率图像。
5. 发电机：发电机的工作原理是基于电磁感应和谐振的。
通过将导线在磁场中进行运动，产生交流电。
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谐振科技名词定义中文名称：谐振英文名称：resonance其他名称：共振定义：强迫振荡频率非常接近于自由振荡频率的系统中出现的振荡现象。
所属学科：（一级学科）；（二级学科）本内容由审定公布百科名片谐振电路图谐振即物理的简谐振动，物体的加速度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。
目录展开谐振定义定义在物理学里，有一个概念叫：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。
应用收音机利用谐振现象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。
§ 的电路一．谐振与谐振条件二．电路的固有三．谐振，特征阻抗与一．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；Us 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=QUSUC0=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/US5．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/ωCUL=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。
谐振解析特点谐振电路都有一个特点，等于，电路呈阻性：那么就有ωL=1/ωC因为LC都是有知条件，那么可以把谐振的频率点算出来。
品质因数Q=ωL/R，所谓品质因数如果为28,那么并联的谐振电路就是电流减少了28倍;如果是串联的谐振电路,那么就是电压增加了28倍。
那么现在串联谐振点下的电压为施加的电压乘以品质因数。
如果已知条件告诉你的施加电压为峰值,那么就直接相乘;如果已知条件告诉你的施加电压为有效值,那么还需要将算出来的电压再乘以得出峰值。
补充回答：你想想看，因为有个前提条件ωL=1/ωC品质因数Q=ωL/R，我考虑了电感，那么电容不是也考虑进去了吗？首先你要清楚串联谐振实际应用中会用到哪些设备：要谐振，当然要满足ωL=1/ωC，这其中我们可以改变三个参数来实现谐振，电容C 电感L 和频率ω ，那么现实应用中被试品是电容，电容的大小是固定的，我们可以通过串并联电容改变电容的大小，但很麻烦；那么我们可以改变电感L，以前也使用过可调电感，但实际应用很不方便，体积也比较庞大，所以后来使用最多的也就是改变频率，也就是调频电源。
谐振回路中首先将电源接至可调电源，由可调电源输入电压到励磁变压器的二次端，由励磁变压器变压到一次高压再串联电感，将电感的另一头接到被试品上。
这里品质因数Q增大电压的倍数指的是实际加到被试品上的电压也就是电感另一头的电压除以励磁变的高压侧电压。
谐振变压器当然也会饱和，励磁变就是一个变压器，只要是个变压器它就存在铁芯饱和问题，我们实际应用中要计算一下这个变压器的额定电流，看看会不会超过实际容量。
如果超过了电感或者励磁变的额定电流就不光是饱和的问题了，就存在损坏试验设备的问题了。
如被试品的电容是μF ，电感是500H ，励磁变的一次额定电流为2A，电感的额定电流也是2A，那么我们算一下，ωL=1/ωC，那么谐振频率就是，算一下，如果我在被试品上加电压，那么一次电流就等于I=ωCU=2πf CU=2*****17400=这个时候电流就超过了试验设备的额定电流，这个时候我们可以算一下，再串联一个同样的电感，电感变为1000H，谐振频率变为，一次电流就变为就可以了。
我们实际应用中如果电流肯定大于2A，那么一般我们可以这样做，再并联一个电抗器，这个时候电抗器就可以承受4A，当然电感也变小一倍，再将励磁变的一次电流改为4A的。