振荡电路zhendang dianlu

主要由储存电能的元件电容C和储存磁能的元件电感L所组成的电路。因为实际电路都存在电阻R，因而任何实际的振荡电路都由R、L、C所组成。自由振荡是一种理想的振荡电路，电路中只有电容C和电感L。先将电容C充以电量q(这时电容器储存电能We=＝1/2CU²)，再将其与电感L接通。接通后，电容通过电感线圈L放电。由于放电，电容所储存能量逐渐减小。放电电流通过电感线圈L，使线圈磁能逐渐增加(磁能WB=1/2Li²)。当电容电压下降为零时，其电能也下降为零，由能量守恒定律可知，这时线圈磁能（因而电流）最大，并等于电容放电前的电能，即这时全部电场能量转变成磁场能量。但是过程并不至此结束，由于线圈电流不能突变，这个电流对电容进行反向充电，使电容两极板的电量反号、电压反向，与此同时，线圈磁场能量减小，电容电能增加，直至线圈电流降至零（亦即磁场能量为零），对电容反向充电结束，反向电压最大，全部磁场能变为电场能。由于电容C与电感L构成通路，电容又经过电感线圈反向放电，再次将电能转化为磁能；当全部电能变成磁能后，线圈L的电流又对电容C正向充电，又将磁能转化为电能，电路回到电容与电感相接通的初态，电路状态完成一个周期变化，此后，电路将周而复始地重复上述变化过程。这种现象叫做LC电路的自由振荡。自由振荡的频率由电路电容C和电感L所决定，f0=,f₀叫做电路的固有频率。固有角频率为ω0=。实际电路总有电阻，而电流通过电阻时，总有能量损耗，因此一个周期结束时的电能必小于开始时的电能，如此逐渐减小，电容两端电压最终必降至零，使振荡停止。这一过程叫做RLC电路的阻尼振荡。我们将β=R/₂L称为阻尼系数，可以证明：当β²-ω02<0时，电路为上述振幅逐渐减小的周期振荡——阻尼振荡。若β2-ω02>0，则电容一次放电后不会再反向充电，电容电压uc将单调地下降为零。这叫做电路的过阻尼振荡。若β₂-ω02=0，电容电压uc既不振荡，又以最快的方式下降至零，称其为临界阻尼振荡。将一周期电压u=Umcosωt加于RLC电路，这时电路电流、电容和电感的电压均作与外加频率相同的周期变化，这一过程称为强迫振荡。强迫振荡电路是一种非常有用的电路。当外加电压频率与RLC串联电路的固有频率相同时，电路处于所谓的串联谐振状态，这时电路电流达到最大，电容电压Uc与电感电压UL等于外加电压U的Q倍，Q=称为电路的品质因素。收音机的选频正是利用了这一谐振特性。此外还有并联强迫振荡电路，它在晶体管电路中用作选频和在振荡器中用以产生振荡。