当前位置首页 > 高中物理 > 教学视频

RLC电路在RLC串联正弦电压激励和RLC并联正弦电流激励

更新时间:2023-12-31 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

序言Kzf物理好资源网(原物理ok网)

在先前的文章中,我曾多次对二阶系统非常是RLC电路进行估算,对RLC谐振电路熟悉的电路爱好者应当都晓得在谐振时系统的电压或则电流会达到最大,然而却比较少关注器件的功率,以及RLC在串联或并联以及使用电流激励或电压激励等不怜悯况下的区别。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

在本文中,主要估算RLC电路在RLC串联余弦电流激励、RLC并联余弦电流激励和RLC并联余弦电压激励共三种情况的稳态时,各个器件的电流U、电流I、视在功率S随频度的变化。为防止重复工作,本文在估算时会参照先前文章早已得出的推论和公式。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

前文导航:Kzf物理好资源网(原物理ok网)

[1]:RLC串联电路电压响应:Kzf物理好资源网(原物理ok网)

[2]:二阶常系数线性微分等式解:Kzf物理好资源网(原物理ok网)

正文Kzf物理好资源网(原物理ok网)

1、正弦电流源驱动的RLC串联电路Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.1:电流源驱动的RLC串联电路Kzf物理好资源网(原物理ok网)

1.1公式Kzf物理好资源网(原物理ok网)

为便捷后续讨论,先定义以下符号,符号意义可参考先前的文章Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.2:符号定义Kzf物理好资源网(原物理ok网)

串联电路所有器件电压相等,因而先解算电压有效值(Irms)(器件已达到稳态)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.3:RLC串联电路余弦电流激励器件电压Kzf物理好资源网(原物理ok网)

按照RLC三种器件的电流与电压的关系,可得三种器件的电流有效值(Urms)为Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.4:RLC串联电路余弦电流激励器件电流Kzf物理好资源网(原物理ok网)

功率=电流×电流,因而RLC三种器件和激励源的视在功率(S)为Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.5:RLC串联电路余弦电流激励器件视在功率Kzf物理好资源网(原物理ok网)

1.2图象Kzf物理好资源网(原物理ok网)

将以上公式勾画成图象,因为ζ的不同会造成图象个别部份差别巨大,因而分别选定ζ={0.088,0.250,0.500,0.707,1.414,4.000}进行画图。以下为器件电压(Irms)图象Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.6:RLC串联电路余弦电流激励器件电压图象Kzf物理好资源网(原物理ok网)

以下为器件电流(Urms)图象Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.7:RLC串联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=0.088)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.8:RLC串联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=0.250)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.9:RLC串联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=0.500)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.10:RLC串联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=0.707)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.11:RLC串联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=1.414)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.12:RLC串联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=4.000)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

以下为器件功率(S)图象Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.13:RLC串联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=0.088)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.14:RLC串联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=0.250)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.15:RLC串联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=0.500)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.16:RLC串联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=0.707)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.17:RLC串联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=1.414)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.18:RLC串联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=4.000)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

1.3规律总结Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(1)内阻、电感、电容三个器件的电压变化规律一致。在Ω1时则以-20dB/dec的速度减缓。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(2)内阻的电流变化规律与电压一致。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(3)电感的电流变化规律会在电压基础上+20dB。Ω<1时,电流以+40dB/dec降低;Ω>1则弄成±0dB/dec保持稳定;Ω=1附近会随ζ的不同有不同行为。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(4)电容的电流变化规律会在电压基础上-20dB。Ω1则以-40dB/dec降低;Ω=1附近会随ζ的不同有不同行为。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(5)内阻的功率在Ω1时以-40dB/dec减小;Ω=1时达到最大。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(6)电感的功率在Ω<1时以+60dB/dec降低;Ω>1时以-20dB/dec减小;Ω=1时取决于ζ。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(7)电容的功率在Ω<1时以+20dB/dec降低;Ω>1时以-60dB/dec减小;Ω=1时取决于ζ。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(8)电源的功率在Ω<1时以+20dB/dec降低;Ω>1时以-20dB/dec减小;Ω=1时达到最大。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(9)电源的电流和功率在Ω<1时几乎由电容全部承受,此时Us=UC>>UR>>UL,Ss=SC>>SR>>SL;Ω=1时由内阻全部承受;Ω>1时几乎由电感全部承受电压串联和并联的区别,此时Us=UL>>UR>>UC,Ss=SL>>SR>>SC。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(10)ζ的值会急剧影响Ω=1附近各器件的行为。当ζ≥0.707时系统不会发生谐振,此时UL和UC均≤Us,SL和SC均≤Ss;当ζUR而且≥Us,SL和SC均>SR而且≥Ss。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

将以上部份规律总结为表格Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图1.19:RLC串联电路余弦电流激励部份规律Kzf物理好资源网(原物理ok网)

2、正弦电流源驱动的RLC并联电路Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.1:电流源驱动的RLC并联电路Kzf物理好资源网(原物理ok网)

2.1公式Kzf物理好资源网(原物理ok网)

符号定义同前章Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.2:符号定义Kzf物理好资源网(原物理ok网)

该电路拥有两个节点和两个环路电压串联和并联的区别,共拥有三个拓扑约束:uS=uC=uR+uL,iR=iL,ius=iL+iC,经估算得各器件电压有效值(Irms)(器件已达到稳态)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.3:RLC并联电路余弦电流激励器件电压Kzf物理好资源网(原物理ok网)

三种器件的电流有效值(Urms)为Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.4:RLC并联电路余弦电流激励器件电流Kzf物理好资源网(原物理ok网)

最终RLC三种器件和激励源的视在功率(S)为Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.5:RLC并联电路余弦电流激励器件视在功率Kzf物理好资源网(原物理ok网)

2.2图象Kzf物理好资源网(原物理ok网)

将以上公式勾画成图象,因为ζ的不同会造成图象个别部份差别巨大,因而分别选定ζ={0.088,0.250,0.500,0.707,1.414,4.000}进行画图。以下为器件电压(Irms)图象Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.6:RLC并联电路余弦电流激励器件电压图象(ζ=0.088)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.7:RLC并联电路余弦电流激励器件电压图象(ζ=0.250)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.8:RLC并联电路余弦电流激励器件电压图象(ζ=0.500)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.9:RLC并联电路余弦电流激励器件电压图象(ζ=0.707)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.10:RLC并联电路余弦电流激励器件电压图象(ζ=1.414)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.11:RLC并联电路余弦电流激励器件电压图象(ζ=4.000)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

以下为器件电流(Urms)图象Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.12:RLC并联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=0.088)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.13:RLC并联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=0.250)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.14:RLC并联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=0.500)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.15:RLC并联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=0.707)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.16:RLC并联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=1.414)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.17:RLC并联电路余弦电流激励器件电流图象(ζ=4.000)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

以下为器件功率(S)图象Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.18:RLC并联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=0.088)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.19:RLC并联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=0.250)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.20:RLC并联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=0.500)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.21:RLC并联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=0.707)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.22:RLC并联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=1.414)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

图2.23:RLC并联电路余弦电流激励器件功率图象(ζ=4.000)Kzf物理好资源网(原物理ok网)

2.3规律总结Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(1)内阻和电感的电压是同一个,其转折频度与R/L值有关。在Ω2ζ时则以-20dB/dec的速度减缓。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(2)电容的电压在全频度内均为+20dB/dec。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(3)电源的电压为IR和IL与IC二者中的最大值;但在Ω=1且ζ2ζ时以-20dB/dec减慢。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(9)电容的功率在全频度内均为+20dB/dec。Kzf物理好资源网(原物理ok网)

(10)电源的功率为SR、SL与SC两者中的最大值;但在Ω=1且ζKzf物理好资源网(原物理ok网)

发表评论

统计代码放这里