串联振荡回路的实现方法

在串联振荡回路中，电容器与线圈为串联。

实验7-20：如图7-60所示，将一个8.2μF的金属箔介质电容器与一个有U形铁心和磁轭的600匝的线圈串联，然后接到输出电压为25V的隔离变压器的输出端，测量其电流，并移动磁轭，直至电流表指示最大值。测量回路的总电压以及电容器和电感器上的分电压。

电容器与电感器上的电压相等，且各自均比回路总电压高很多。

图7-60 串联振荡回路中的谐振

在此实验中，串联电路通过改变线圈的电感而产生以电网频率的谐振。

在串联振荡回路中，当交流电压达到一个固定值时，回路发生谐振，此时回路交流电流值达到最大值。

谐振频率：

式中 f_r——谐振频率；

L——电感；

C——电容。

如图7-61所示，谐振时，电感器与电容器上的电压是相等的，线圈的感抗与电容器的容抗相等。

图7-61 串联振荡回路的矢量图(www.xing528.com)

计算振荡回路谐振频率的公式按发现者的名字称为汤姆森振荡公式。

谐振时，电感电压与电容电压大小相同，方向相反，整个回路相当于一个电阻，并称之为串联振荡电路谐振电阻R_r。当频率高于和低于谐振频率时，串联振荡电路的视在阻抗Z均大于谐振电阻。

谐振时，串联振荡电路的阻抗最小。电容器和电感器上的电压升高，U_bL和U_bC高于总电压数倍。

分电压U_bL或U_bC与总电压U在谐振时的比值称为串联振荡回路的品质因数Q，即

图7-62 串联振荡回路等效接线图

如图7-62所示，谐振电阻值等于串联振荡回路的损耗电阻。通常，线圈损耗远大于电容损耗，所以，人们把主要精力放在研究如何尽可能地减少线圈损耗，以得到高品质的振荡回路。为了在通信技术中减小由于趋肤效应而产生的损耗，则可以使用多股导线绞合线或镀银铜丝制的线圈。为了减少线圈匝数，可以在线圈中使用铁氧体铁心。

当串联振荡回路的频率低于谐振频率时，感抗值小于容抗值；当串联振荡回路的频率等于谐振频率时，感抗值等于容抗值；当串联振荡回路的频率高于谐振频率时，则感抗值大于容抗值。串联振荡回路的矢量图如图7-61所示。

画出与频率f有关的阻抗曲线，便得到图7_-63所示的串联振荡回路的谐振曲线。用串联振荡回路在混合频率中可以短接和抑制谐振频率。天线是一种具有混合频率的交流电压发生器。在天线端子上的串联振荡回路使谐振频率短接，在此电路中的串联振荡回路也称为吸收电路。

在有移相电容器的空运行的变压器或串联电容器补偿中，往往因未注意电压谐振的存在而遭受损坏。

图7-63 串联振荡回路的谐振曲线