谐振电路

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图1是一个RLC串联电路,其中R是电阻、L是电感、C是电容。若在电路中提供一个任意频率的电源电压,则电路的总阻抗值Z为:

其中R是电阻值,XL = 2πfL 和XC = 1/(2πfC) 分别为电感及电容的电抗值 (以欧姆Ohms为单位)。

图1: RLC串联电路

当可变电容C达到某一电容值时,电抗XL与XC相等。此时电路中由电容与电感所引致的相移效应互相抵消,因此电路中的总电抗为零:

电路可等效为一个纯电阻性电路,见图2。在这种情况下,我们称电路在输入讯号的频率下谐振,而这时的输入频率称为谐振频率fr。

图2: RLC串联电路

电容和电感与电阻不同,它们属于电抗性元件,可将电路中的能量分别以电场和磁场的形式储存起来,当有需要的时候再释放给电路使用。如图3所示,当电路谐振时,在时段t1至t2之间,电感从电路中所吸收的能量恰好与电容释放到电路中的能量相等;而在时段t2至t3之间,情况刚好相反。因此,由电源所提供的全部能量都会传送到电阻上,电路中的电流因而达到最大值。

图3: 电路处于谐振状态时,由电源所提供的能量全部都传送到电阻上

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