将电容C、线圈L和信号源并联连接,就构成了并联谐振电路,如图3-4-4(a)所示,图中的R等效为线圈的电阻。在电路中,由于线圈和电容是并联的,故线圈支路和电容支路两端的电压是同一电压。假定线圈是纯电感,电容是纯电容,那么通过线圈的电流IL落后电压90°,而通过电容的电流IC超前电压90°,两个支路的电流相差180°,因此这两个支路的电流IL和IC在干线上是相互削弱的。
图3-4-4 并联谐振电路
1.电压与电流的关系
在并联谐振电路中,由于各支路是同一电压,所以选电压为参考量较方便,即令u=Umsin ωt。第一条支路是RL串联电路,电流的大小为
它滞后电压的相位差为
电流与电压的矢量图如图3-4-4(b)所示。
2.谐振条件与谐振频率
动手做
为了观察并联谐振电路的谐振现象,动手做以下实验,按图3-4-5所示的方式连接好电路,调节低频信号发生器的输出信号频率由0逐渐增大。
观察毫安表的数值随信号频率变化的情况。
记录毫安表的数值达到0时的频率值。
图3-4-5 并联谐振实验电路(www.daowen.com)
(a)实验电路;(b)实物图
调节输出信号频率由0逐渐增大时,因感抗XL与交流电的频率成正比,故XL越来越大;而电容器的容抗XC与交流电频率成反比,故容抗XC越来越小。故必然在某一频率时,XL与XC相等,这时两个支路的电流iL和iC大小相等、方向相反,从而相互抵消,因此总电流i等于0。实际上线圈存在着电阻,两个支路的阻抗不会完全相等,两个支路的电流也不会全部抵消,因此总电流i为一极小值。
图3-4-6 并联谐振曲线
在并联谐振电路中,交流电在某一频率时,使该电路的总电流最小,整个谐振回路相当于一个很大的纯电阻,因此在电源两端就获得一个很大的电压(见图3-4-6),这就是并联谐振,这个频率就是谐振频率f0。
根据电路发生谐振的条件是
从上式可得到谐振频率f0的表达式为
3.并联谐振电路的特点
并联谐振时,由于a、b两端获得一个很大的电压,这样通过每个支路的电流就会有很大的增加,往往比总电流大许多倍,为此常把并联谐振叫“电流谐振”。并联谐振电路的特点如下。
(1)电路的总阻抗最大,且为纯电阻性,电路的总电流最小。
(2)通过电容支路或线圈支路的电流比电路总电流大许多倍。
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