串聯(lián)諧振電路

/平山縣職業(yè)教育中心教案首頁(yè)編號(hào)：_12_號(hào)授課教師:＿_(dá)__宋翠平_＿_(dá)＿授課時(shí)間：_5_月＿_(dá)_＿課題串聯(lián)諧振電路課時(shí)2課時(shí)授課班級(jí)電13—２班上課地點(diǎn)電13—2班教室教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1、能理解諧振條件和諧振頻率2、能掌握串聯(lián)諧振的特點(diǎn)3、能解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題１、掌握串聯(lián)諧振電路的選擇性和通頻帶2、掌握調(diào)諧原理教學(xué)重點(diǎn)掌握諧振條件和諧振頻率教學(xué)難點(diǎn)掌握串聯(lián)諧振的特點(diǎn)教學(xué)方法小組學(xué)習(xí)法、示范教學(xué)法、講授、問(wèn)題引導(dǎo)法等教學(xué)反思學(xué)生接受知識(shí)效果良好,作業(yè)質(zhì)量較高，加強(qiáng)學(xué)生理解能力的培養(yǎng)，著重實(shí)踐操作。步驟教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)手段學(xué)生活動(dòng)時(shí)間分配明確目標(biāo)一、明確目標(biāo):教師解讀學(xué)習(xí)目標(biāo)二、引入任務(wù)１:在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)中常應(yīng)用串聯(lián)諧振的選頻特性來(lái)選擇信號(hào).收音機(jī)通過(guò)接收天線(xiàn)，接收到各種頻率的電磁波,每一種頻率的電磁波都要在天線(xiàn)回路中產(chǎn)生相應(yīng)的微弱的感應(yīng)電流。為了達(dá)到選擇信號(hào)的目的,通常在收音機(jī)里采用如圖1所示的諧振電路。講授（口述)演示啟發(fā)提問(wèn)討論展示實(shí)物展示課件板書(shū)個(gè)別回答小組討論代表發(fā)言14分鐘操作示范一、教師講解RLＣ串聯(lián)電路諧振條件和諧振頻率1、諧振條件——電阻、電感、電容串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件是電路的電抗為零,即：。則電路的阻抗角為：。φ=0說(shuō)明電壓與電流同相。我們把ＲLC串聯(lián)電路中出現(xiàn)的阻抗角φ=0，電流和電壓同相的情況，稱(chēng)作串聯(lián)諧振.2、諧振頻率—-RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)，必須滿(mǎn)足條件：分析上式,要滿(mǎn)足諧振條件，一種方法是改變電路中的參數(shù)L或C，另一種方法是改變電源頻率。則,對(duì)于電感、電容為定值的電路，要產(chǎn)生諧振,電源角頻率必須滿(mǎn)足下式: 諧振時(shí)的電壓頻率為:??諧振頻率f0僅由電路參數(shù)L和C決定,與電阻R的大小無(wú)關(guān),它反映了電路本身的固有特性，f0叫做電路的固有頻率。二、教師講解串聯(lián)諧振的特點(diǎn)1、諧振時(shí)，總阻抗最小，總電流最大。其計(jì)算公式如下：,。２、特性阻抗諧振電路，電抗為零,但感抗和容抗都不為零，此時(shí)電路的感慨或容抗都叫做諧振電路的特性阻抗，用字母ρ表示,單位是歐［姆]，其大小由L、C決定.３、品質(zhì)因數(shù)在電子技術(shù)中,經(jīng)常用諧振電路的特性阻抗與電路中的電阻的比值來(lái)說(shuō)明電路的性能,這個(gè)比值叫做電路的品質(zhì)因數(shù),用字母Q來(lái)表示，其值大小由R、Ｌ、Ｃ決定。4、電感L和電容C上的電壓串聯(lián)諧振時(shí),電感L和電容C上電壓大小相等，即：? ?? 式中Q叫做串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)，即：RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)，電感L與電容C上的電壓大小都是外加電源電壓的Q倍，所以串聯(lián)諧振電路又叫做電壓諧振。一般情況下串聯(lián)諧振電路都符合的條件。在工程實(shí)際中，要注意避免發(fā)生串聯(lián)諧振引起的高電壓對(duì)電路的破壞。教師示范課件演示教師提問(wèn)課件板書(shū)演示學(xué)生搶答小組搶答20分鐘合作學(xué)習(xí)任務(wù)2學(xué)生分析討論試做下面習(xí)題：在電阻、電感、電容串聯(lián)諧振電路中，L=０。05ｍＨ,C=200pF，品質(zhì)因素Q＝１00，交流電壓的有效值U=1mV,試求:(1)電路的諧振頻率f0；(2）諧振時(shí)電路中的電流I０；(３)電容上的電壓UＣ.解：（1)電路的諧振頻率為：f0=1/〔2π（ＬC）1/2〕=1/〔2×3.1４×（0．05×1０－3×２00×10—１2)1/2〕≈1。59MHｚ(2）由于品質(zhì)因素Q=(L/C）1／2/R則R＝（Ｌ/C）1/２/Q=(５×10-５／２×１０—10)1／２/１00＝5Ω諧振時(shí)，電路中的電流為：Ｉ0=U/R=１×10—3/5=0.2mA（3）電容兩端的電壓是電源電壓的Ｑ倍：UC=QU＝100×1×10—3=0.1V任務(wù)３學(xué)生分析討論串聯(lián)諧振電路的通頻帶實(shí)際應(yīng)用中，既要考慮到回路選擇性的優(yōu)劣，又要考慮到一定范圍內(nèi)回路允許信號(hào)通過(guò)的能力,規(guī)定在諧振曲線(xiàn)上，所包含的頻率范圍叫做電路的通頻帶，用字BW表示，如圖2所示。?理論和實(shí)踐證明，通頻帶BW與f0、Q的關(guān)系為：式中?f０—-電路的諧振頻率，單位是赫［茲］,符號(hào)為Hｚ; ?Q——品質(zhì)因數(shù)； ＢW—-通頻帶，單位是赫[茲］，符號(hào)為Hz;上式表明，回路的Q值越高，諧振曲線(xiàn)越尖銳,電路的通頻帶就越窄，選擇性越好;反之,回路的Q值越小，諧振曲線(xiàn)越平坦,電路的通頻帶就越寬，選擇性越差。即選擇性與頻帶寬度是相互矛盾的兩個(gè)物理量。任務(wù)4學(xué)生分析討論試做下面習(xí)題：在電阻、電感和電容串聯(lián)電路中,電阻為5０Ω，電感為４mH，電容為160pF,外加電壓的有效值為25Ｖ,試求：（１）諧振頻率ｆ０，電容兩端的電壓ＵＣ,諧振時(shí)電流Ｉ0，品質(zhì)因素Q。（２）當(dāng)外加頻率是諧振頻率的１。１倍,求電流I和電容兩端的電壓UC。解：（1)電路的諧振頻率為：f0＝1/〔2π（LC)1／2〕＝1／〔2×3.１4×(4×10-3×160×10-1２)１/２〕≈２0０ＫHz諧振時(shí)的電流為：I0＝U/Ｒ＝25/5０=０。5A電容器兩端的電壓為：ＵC=I0XC＝I0/2πf0C=０。5/(2×3。14×200×103×160×1０－12）≈２500Ｖ電容兩端的電壓是總電壓的Q倍，即：ＵC=ＱU所以品質(zhì)因素Q=ＵＣ/U＝25００/２５=１00(２）當(dāng)外加頻率是諧振頻率的１.１倍時(shí)，則ｆ=１。1f0=1．1×2０0=220KHｚ此時(shí)電路的電抗不為零，則阻抗為：z=〔R２+(ＸＬ—XC）2〕１/２=〔R2+(2πf0L－1/2πf0C）2〕１/２=〔502+（2×３.14×2.2×103×４×10-３-1/×２×3.14×2.2×10３×１６0×1０-12）2〕１/2≈10００Ω電流有效值為：I=U/z＝25/1０0０=0．025A電容兩端的電壓為:UC=IXC=Ｉ/2πfC=0．0２5／（2×３．14×220×１03×160×10－12）≈１12.5Ｖ通過(guò)上述例題可以看出,當(dāng)外加電源的頻率偏離了諧振頻率(比諧振頻率高出１0％）時(shí),電路中的電流急劇減?。ㄏ陆档街C振電流的１/20),說(shuō)明該電路的選擇性是很好的。任務(wù)５學(xué)生分析討論試做下面習(xí)題：在如圖電路中,線(xiàn)圈的電感為０.2mH,要想使頻率為82０ＫHｚ的信號(hào)獲得最佳效果，電容器的電容C應(yīng)調(diào)節(jié)到多少？解：要使f=8２0KＨz的信號(hào)獲得最佳效果，必須使電路的固有頻率為８2０KHz，即電路的諧振頻率為820KHz,f0=1/〔2π(LC）１/2〕=f,所以電容器的電容應(yīng)為：C=1/４π2f2Ｌ=１／（4×３.142×（820×103)2×0。2×１０—３）≈啟發(fā)誘導(dǎo)重點(diǎn)