5.6 谐振电路（课件）-《电工基础》同步精品课堂（人邮版·第4版）

第五章 单相正弦交流电路 5.6谐振电路 《电工基础》（人邮版•第4版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1.理解串联与并联谐振电路的基本原理和概念。 2.掌握谐振电路的谐振条件、频率及特性相关知识。 能力目标 1.能够运用所学知识分析谐振电路的工作状态。 2.学会计算并能解释谐振电路的品质因数和通频带。 情感目标 1.培养对电路知识探索的兴趣，提升学习积极性。 2.增强在学习中克服困难、钻研问题的意志品质。 第五章 单相正弦交流电路 导入情景 01 同学们，想象一下，在一个繁忙的火车站，无数的旅客在候车大厅穿梭。而每趟列车就像不同频率的信号。我们的收音机、电视等设备，要如何从众多 “信号列车” 中准确找到我们想听、想看的那一个呢？其实，这就和今天要学习的谐振电路有关，尤其是串联谐振和并联谐振电路，它们在其中起着关键作用。 新知学习 02 一.串联谐振电路 在 RLC 串联电路中，当电源电压和电流同相时，电路呈电阻性，电路的这种状态称为串联谐振。 串联谐振电路 新知学习 02 一.串联谐振电路 1.串联谐振条件与谐振频率 (1)谐振条件。 在 RLC串联电路中，当电路端电压和电流同相时，电路呈电阻性，此时XL=XC因此串联谐振条件是电路的感抗等于容抗。 新知学习 02 一.串联谐振电路 （2)谐振频率。 谐振频率为 谐振频率f0仅由电路参数L和 C决定，与电阻R的大小无关，它反映电路本身的固有性质。 新知学习 02 一.串联谐振电路 2.串联谐振的特点 (1)总阻抗最小。 串联谐振时，XL=XC，电路总阻抗z=R为最小，且为电阻性。 新知学习 02 一.串联谐振电路 2.串联谐振的特点 (2)总电流最大。 串联谐振时，因总阻抗最小，在电压U一定时，谐振电流最大。 新知学习 02 一.串联谐振电路 2.串联谐振的特点 (3)电阻两端的电压等于电源电压，电感与电容两端的电压等于电源电压的Q倍。 品质因数是谐振电路的特性阻抗与电路中电阻的比值，反映电路的性能。其大小由电路参数 R、L和 C决定，与电源频率f无关。 新知学习 02 一.串联谐振电路 想一想：在电阻、电感、电容串联谐振电路中,电阻R=12,电感L=1mH,电容 C=0.1μF外加电压有效值 U=1mV。 求:(1)电路的谐振频率; (2)谐振时的电流； (3)电路的品质因数; (4)电容器两端的电压。 新知学习 02 一.串联谐振电路 想一想： 新知学习 02 二.并联谐振电路 1.并联谐振频率 理论和实验证明，在一般情况下线圈的电阻R很小 谐振频率近似为f0≈ 新知学习 02 二.并联谐振电路 2.并联谐振的特点 (1)总阻抗最大。 并联谐振时，在R很小时，电路总阻抗近似为z= Ro≈ 线圈的电阻R越小，并联谐振时的阻抗z=R0就越大。当R趋于0时，谐振阻抗趋于无穷大，即理想电感与电容发生并联谐振时，其阻抗为无穷大，总电流为零。 新知学习 02 二.并联谐振电路 2.并联谐振的特点 (2)总电流最小。 并联谐振时，因总阻抗最大，在电压U一定时，谐振电流最小。 并联谐振电流为I0= 新知学习 02 二.并联谐振电路 2.并联谐振的特点 (2)总电流最小。 并联谐振时，因总阻抗最大，在电压U一定时，谐振电流最小。 并联谐振电流为I0= (3)支路电流等于总电流的Q倍，即IL=lC=QI并联谐振也称为电流谐振。 新知学习 02 三.谐振电路的选择性和通频带 1.选择性 电路的品质因数 Q的大小是标志谐振电路质量优劣的重要指标。 Q值越高，电路的选择性就越好; Q值越低，电路的选择性就越差。 在无线通信技术中，常常应用谐振电路从许多不同频率的信号中选出所需要的信号。 新知学习 02 三.谐振电路的选择性和通频带 2.通频带 I=所包含的频率范围称为电路的通频带，用字母 BW 表示 BW=f2-f1=2△f 新知学习 02 知识小结 谐振电路包括串联谐振和并联谐振。串联谐振发生在 RLC 串联电路中，条件是感抗等于容抗，此时谐振频率由 L 和 C 决定，并联谐振常见于电感线圈和电容并联的电路，其谐振频率在一般情况下有近似值，特点是总阻抗最大、总电流最小，谐振电路的品质因数 Q 决定选择性，通频带表示电路能通过信号的频率范围，这些特性在无线通信等领域有重要应用。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目1:一般情况下，并联谐振电路中线圈电阻较小时，其总阻抗有什么特点？（ ） A. 最小 B. 最大 C. 不变 D. 不确定 答案：B 解析：一般情况下，并联谐振电路中线圈电阻 R 很小时，电路总阻抗近似最大。当 R 趋于 0 时，谐振阻抗趋于无穷大。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 2：在电压一定的情况下，并联谐振时电路的总电流如何变化？（ ） A. 最大 B. 最小 C. 不变 D. 先变小后变大 答案：B 解析：由于并联谐振时总阻抗最大，根据欧姆定律，在电压一定时，总电流最小。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 3：并联谐振时，支路电流与总电流的关系是（ ）。 A. 支路电流等于总电流 B. 支路电流是总电流的 Q 倍 C. 支路电流小于总电流 D. 支路电流与总电流无关 答案：B 解析：并联谐振时，支路电流等于总电流的 Q 倍，即 IL = IC = QI，所以并联谐振也称为电流谐振。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目4：关于谐振电路的选择性，以下说法正确的是（ ）。 A. 品质因数 Q 值越高，选择性越差 B. 品质因数 Q 值越低，选择性越好 C. 品质因数 Q 值越高，选择性越好 D. 选择性与品质因数 Q 值无关 答案：C 解析：电路的品质因数 Q 的大小是标志谐振电路质量优劣的重要指标。Q 值越高，电路的选择性就越好；反之，Q 值越低，电路的选择性就越差。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 5：电路的通频带指的是什么？（ ） A. 一个固定的频率值 B. 电路允许通过的最大电流对应的频率 C. 电路允许通过的最小电流对应的频率 D. 一个特定的频率范围 答案：D 解析：电路的通频带是指特定的频率范围，用字母 BW 表示 ，它在电路信号传输等方面有重要意义。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目6： 一般情况下，线圈电阻较小时，并联谐振频率由电路中的______和______等因素决定。 答案：电感；电容 解析：在一般情况下，当线圈电阻较小时，并联谐振频率主要由电感和电容决定。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 7： 并联谐振时，若线圈电阻越小，电路的总阻抗越______（填 “大” 或 “小”）。 答案：大 解析：并联谐振时，电阻越小，总阻抗越大，当电阻趋于 0 时，谐振阻抗趋于无穷大。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 8： 并联谐振时，支路电流是总电流的______倍，所以并联谐振也叫______谐振。 答案：Q（品质因数）；电流 解析：并联谐振时支路电流与总电流的倍数关系以及其别称的由来。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目9： 电路的品质因数 Q 值越高，谐振电路的选择性越______（填 “好” 或 “差”）。 答案：好 解析：品质因数 Q 是衡量谐振电路质量优劣的重要指标，Q 值越高，电路从众多不同频率信号中选出所需信号的能力越强，即选择性越好。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 10： 品质因数是谐振电路的特性阻抗与电路中______的比值，用来反映电路的______。 答案：电阻；性能 解析：这是品质因数的定义，通过它可以衡量谐振电路的性能。 本次课主要学习了电源与电源电动势相关知识。电源能将其他形式能转化为电能，种类多样。电源电动势衡量电源力做功能力，通过公式 E = W/q 计算。还了解新能源汽车及其动力电源，认识到其发展的机遇与挑战。 课堂小结 04 本节课我们学习了串联谐振和并联谐振电路。串联谐振时，感抗等于容抗，总阻抗最小、电流最大；并联谐振时，总阻抗最大、电流最小。二者谐振时电路都呈电阻性。此外，还了解了谐振电路的选择性与通频带，品质因数 Q 对其有重要影响。 作业布置 05 1.简述串联谐振电路的谐振条件是什么。 2.写出并联谐振电路总阻抗的特点及原因。 3.说明品质因数对谐振电路选择性的影响。 感谢观看 $$