為什麼電容和電感在一起就產生振盪,這樣做最主要的作用是什麼?

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為什麼電容和電感在一起就產生振盪,這樣做的最主要的作用是什麼?

♥電容和電感在一起不一定產生振盪,它們之間要產生振盪是有條件的。

●電容具有充放電能力,對交流電的阻力作用很小,這種特性稱為“容抗”。容抗與電容量及交流電的頻率成反比,即電容量越大則容抗越小,頻率越高則容抗也越小。其容抗公式為XC=1/2πfC。

Xc為容抗,單位:歐姆;

C為電容量,單位:法拉;

f為交流電頻率,單位:赫茲。

上式可知,由於直流電的頻率為零,故容抗為無窮大,直流電是不能夠通過電容器的。

●電感具有儲能作用,能夠將電能轉換為磁能儲存起來。電感特性是對交流電的阻力很大,這個阻力稱為“感抗”,用XL表示感抗。電感器的感抗與電感L的大小以及交流電的頻率f成正比,即電感量越大,感抗越大,頻率越高則感抗越大。電子電路利用它的這種特性來進行濾波,分離高頻和低頻。其感抗計算公式為:XL=2πfL。

XL為感抗,單位:歐姆;

f為交流電頻率,單位:赫茲;

L為電感量,單位:亨利。

♥電容與電感並聯電路見下圖所示。


●上圖電路中,電流諧振現象實際上是不可能的,因為電感線圈總是存在導線的電阻值,則此時電路就變成了混聯,諧振現象也就變得撲朔迷離而複雜化了。

●諧振條件與諧振頻率見下圖所示。


●當並聯電路發生諧振時,電路兩端電壓U總與電流I為同相位,此時Beq=0。即公式為:

Y(ω)=R/R²+(ωL)²+j【ωC-ωL/R²+(ωL)²】。

諧振條件見下圖表所示。

●由上述公式表明,此時的電路發生並聯諧振是有條件的,電感量與電容量的參數或值不合適,即便是並聯在一起永遠不會發生諧振現象。在電路參數一定時,改變電源頻率或者電感量、或者是電容的電容量,破壞它們之間的平衡時,才有可能發生諧振現象。

●電容與電感並聯諧振電路可以用於電子觸發開關電路,或者用於傳感器電路中。

以上為個人觀點,這裡僅供提問者和頭條上的閱讀者們參考一下吧!

知足常樂於2019.10.15日上海


知足常樂0724


電容和電感可以組成LC振盪電路

電容有充電和放電的特性,電感有阻礙電流變化的特性,電感有著電場和磁場相互轉換的特性。電容和電感並聯在一起,可以儲存電路共振時的振盪能量。LC組合在一起其實就是一個電諧振器。

LC振盪電路原理分析

電感和電容並聯在一起,電容放電產生的電流時,電感會阻礙電流通過,把電場轉化為磁場儲存起來;電容放電結束後,電感就會阻礙電流的消失,電感中的磁場轉化為電場,產生的電流對電容的另一個電極充電;充電完成後,電容又開始反向放電;形成振盪的能量。如果不考慮能量的損耗,這個振盪會一直的持續下去。

電容和電感組成的在LC振盪電路中,完成一次振盪的時間叫做週期,頻率指能量在電路中每秒鐘振盪的次數。

在能量的振盪過程,能量是有損耗的,如果不進行補充,這個振盪就會慢慢的減弱,直至消失。在實際應用中,我們需要對LC振盪電路進行能量補充。

LC振盪電路經典應用

無線話筒就是LC振盪電路的一個經典應用,通過LC產生特定頻率的振盪信號,再通過天線發射出去,形成無線電波了。收音機接收到無線電波,把聲音信號檢波出來,轉化為聲音。

電源開關S按下後,無線話筒開始工作,能量通過三極管V2提供給LC振盪電路。產生特定頻率的振盪信號(叫做載波信號)。麥克風把聲音轉化為電信號,經過三極管放大V1放大後,通過電容C6耦合到三極管V2的基極,聲音產生的電信號就會輸入到LC振盪產生的載波信號。載波信號帶著聲音信號通過天線發射出去。這就是最簡易的無線電臺了。

大家是不是覺得電容和電感組成的LC振盪電路很神奇、很有意思呢?

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電容和電感都是儲能器件,根據電流與電壓的相位關係,

  • 流過電容的電流超前於電壓90°。

  • 流過電感的電流滯後於電壓90°。

正是因為這樣的相位關係,電容和電感接在一起接入到電源,

  • 當電容充電儲存能時,電感開始放電釋放能量,

  • 而當電容放電釋放能量時,電感又開始充電儲存能量。

電能在兩個器件之間互相轉移,

在這個過程中,會產生交替換化的電壓和電流,產生振盪。

在時域上分析,

由電容、電感組成的電路,其電路中的電壓或者電流可以列成下面的二階微分方程:

這樣的二階微分方程,當R比較小時,其特徵值方程沒有實數解,

也就是求解出的電壓或者電流為e(-jwt),

根據歐拉公式,其為三角函數,也就是會隨時間週期性振盪,

當R不為零時,其振盪幅度不斷衰減,形成阻導振盪。

從頻率域分析,

通過傅里葉變換,我們可以得到LC電路的輸入阻抗,表示為:

當jwL=j/(wC)時,虛部為0,只留R,此時阻抗最小,電路處於諧振狀態。


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樓主,電荷不是具體存在在某個東西里的,不論是元器件還是導線,裡面都有導電粒子,比如電子,本來這些粒子是無規律運動的,因此整體表現沒有電流,但是一旦加了電場(比如說加了一個電源),整個電路里的導電粒子全部發生了定向移動,形成了迴路,也就是說,並不是電荷本來在某處,而是分佈在電路各個地方,而電場的出現讓他們定向移動了而已。


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