電工學(xué)電路中的諧振電子教案

1、教案首頁(yè)第（）次課授課時(shí)間（30分鐘）教學(xué)章節(jié)§3.8電路中的諧振學(xué)時(shí)30分鐘教材和綸巧書(shū)電工學(xué)（少學(xué)時(shí)）唐介主編電路分析基礎(chǔ)（第二版）張永瑞主編教學(xué)目的與要求（教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)）：目的：1 .重點(diǎn)理解用、并聯(lián)諧振的條件與特點(diǎn)；2 .理解用、并聯(lián)諧振的實(shí)質(zhì)與應(yīng)用； 重點(diǎn)：識(shí)記申、并聯(lián)諧振產(chǎn)生的條件與特點(diǎn)；難點(diǎn)：理解用、并聯(lián)諧振的實(shí)質(zhì)。教學(xué)內(nèi)容與時(shí)間安排；教學(xué)方法；手段；主要內(nèi)容：1、諧振的引入及概念：5分鐘；2、用、并聯(lián)諧振的條件與特點(diǎn)：15分鐘；3、用、并聯(lián)諧振應(yīng)用舉例：5分鐘；4、實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證串聯(lián)諧振：3分鐘；5、小結(jié)：2分鐘。教學(xué)方法、手段：本節(jié)以講授為主，并借助多媒體形象、生動(dòng)的

2、特點(diǎn)讓學(xué)員理解諧振的基本概念。同時(shí)， 應(yīng)用舉例加深學(xué)員對(duì)諧振電路特點(diǎn)的理解。授課內(nèi)容基本內(nèi)容備注（導(dǎo)入）由案例1、2大橋共振現(xiàn)象引入電路中的諧振現(xiàn)象。1.俄羅斯伏爾加大橋共振現(xiàn)象（視頻）2.重慶泰江虹橋共振現(xiàn)象（真實(shí)事件）一、電路中的諧振現(xiàn)象1、諧振的定義在既有電容又有電感的電路中，當(dāng)電源的頻率和電路的參數(shù)符合aE介紹收音的條件時(shí)，電路中總電壓與總電流的相位相同，整個(gè)電路呈電阻性，這種機(jī)接收廣現(xiàn)象稱為諧振。播電臺(tái)信2、諧振的分類號(hào)和武警按照電路的組成結(jié)構(gòu)可分為：電臺(tái)接收信號(hào)的原1r并聯(lián)交流電路 并聯(lián)諧振理引出電 路中的諧 振現(xiàn)象。交流電路,串聯(lián)交流電路 一串聯(lián)諧振二、串聯(lián)諧振（一）諧振的條件及

3、諧振頻率由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知：通過(guò)電阻、電容和電感的電流與電路中總電流的大小是相等的，而電壓、電流又都是相量，所以先畫(huà)出串聯(lián)交流電路的相量圖。我們以電流為參考相量：U =Ur+ Ul+Uc重點(diǎn)：相量圖的畫(huà)法。UlUR = UUc由相量圖可知：當(dāng)電容電壓和電感電壓相等時(shí)，由于它們方向相反,電路中的總電壓就等于電阻上的電壓,總電壓與總電流的相位相同，電路呈現(xiàn)電阻性，發(fā)生串聯(lián)諧振。Ul = Uc兩邊同時(shí)除以電流可得:諧振條件：Xl= Xc =3 nL =1n 3nC諧振頻率：，=VLC"fn = 1，一n 2 二、LC（二）串聯(lián)諧振的特點(diǎn)1. L和C串聯(lián)部分相當(dāng)于短路;2. U L和uc將

4、遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于u和a,串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振。例1、山聯(lián)諧振在電力工程中的應(yīng)用：對(duì)MOA-雷器作的高壓實(shí)驗(yàn)一一幾十萬(wàn)伏工頻電壓200AL10kC7V"0幾十萬(wàn)伏擴(kuò)展：收音 機(jī)的調(diào)諧 旋鈕就是 可調(diào)電容， 波段旋鈕 就是可變 電感，調(diào)節(jié) 電容、電感 的大小，滿 足諧振條 件，就可以 接收相應(yīng) 的廣播節(jié) 目，串聯(lián)諧 振電路具 有選擇頻 率的作用。例2、下圖為收音機(jī)的接收電路，各地電臺(tái)所發(fā)射的無(wú)線電電波在大線線圈中分別產(chǎn)生各自頻率的微弱的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)el、e2、e3、調(diào)節(jié)可變電容器，使某一頻率的信號(hào)發(fā)生串聯(lián)諧振，從而使該頻率的電臺(tái)信號(hào) 在輸出端產(chǎn)生較大的輸出電壓，以起到選擇收聽(tīng)該電臺(tái)廣播的目的三、

5、并聯(lián)諧振（一） 諧振的條件及諧振頻率由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知：電阻、電容和電感兩端的電壓與電源總電壓 的大小是相等的，而電壓、電流又都是相量，所以先畫(huà)出并聯(lián)交流電路的 相量圖。我們以電壓為參考相量:I = Ir Ic IlIcIr = U1l由相量圖可知：當(dāng)電容電流和電感電流相等時(shí)，由于它們方向相反， 電路中的總電流就等于電阻上的電流， 總電壓與總電流的相位相同，電路 呈現(xiàn)電阻性，發(fā)生并聯(lián)諧振。Il = I c由于并聯(lián)電路兩端的電壓相等，可得：諧振條件：Xl= Xc =3 nL = -C3 nC諧振頻率：7點(diǎn)=fn = 2fe（二）并聯(lián)諧振的特點(diǎn)1. L和C并聯(lián)部分相當(dāng)于開(kāi)路；2. I L和I C

6、將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于I和I R,并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。例3、下圖所示電路中，外加電壓含有800Hz和2000Hz兩種頻率的 信號(hào)，現(xiàn)要濾掉2000 Hz的信號(hào)，使電阻R上只有800Hz的信號(hào)，若L = 12 mH, C值應(yīng)是多少？解：只要使2000 Hz的信號(hào)在LC并聯(lián)電路中產(chǎn)生并聯(lián)諧振，Zlc一該信號(hào)無(wú)法通過(guò)，R上只有800 Hz的信號(hào)。f=一 =C1一n 2 VLC4兀 2f 2L 1=4X 3.14X200GX12X 10-3=0.53F四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證如圖所示：在用Multisim 仿真軟件連接的RLC串聯(lián)交流電路中，電 容選用G=2.2nF,電感選用Li=1mH電阻選用R=510?。電源電壓us

7、處接 低頻正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，電阻、電容、電感處分別接交流毫伏表。保持 低頻正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓不變，改變信號(hào)源頻率（由小逐漸變 大），觀察交流毫伏表的電壓值。f(KHz)708090100108110120130140150UrM9.22011.11912.82213.90814.13914.10913.54612,57511 49610.47UC(V)18,67819.70420.196197111855118.17415.99213.711.6279.885M7.95610.96514.22717.1511883319.14220.08520.1711986319.388當(dāng)頻率f°=108KHz時(shí)：電阻電壓躲的讀數(shù)達(dá)到最大值，觀察波形，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓u和電流錄同相位，即此時(shí)電路發(fā)生了諧振。當(dāng)頻率fo=7OKHz時(shí)：電容電壓比大于電感電壓山，電路呈現(xiàn)電容性, 電流超前于電壓當(dāng)頻率fo=15OKHz時(shí)：電容電壓小于電感電壓,電路呈現(xiàn)電感性, 電流落后于電壓?；仡櫤托〗Y(jié)1,諧派條件,總二孔或f = g工諧振特點(diǎn)：串聯(lián)諧振一一電壓諭兩并聯(lián)諧振一一電流諧振事3.諧