为什么会产生谐振频率

1. 什么是谐振频率?

谐振频率(Resonant Frequency)就是电路中特定的一个“魔法频率”,当外部信号的频率正好等于这个值时,电路里某些能量(比如电感和电容)来回“传球”,能量在它们之间最大化地交换,导致电路的响应(比如输出电压)变得特别大。

2. 为什么会出现谐振频率?

学委给你举个小例子:

以你图片里的右边电路(串联LC电路)为例:

里面有电感(L)和电容(C),这俩就像一对“互怼”的好基友:

电感L:不喜欢电流突变,喜欢储存磁能;电容C:不喜欢电压突变,喜欢储存电能。 当你给这个电路加上一个特定频率的交流电(比如15.9kHz),

电感和电容会在这频率下把能量来回交换(电感放磁能,电容收电能,反之亦然),如果电路损耗(比如电阻)很小,能量就一直在L和C之间“打乒乓球”,电流、电压就会叠加放大,输出信号就会特别大! 这个特定频率,就是谐振频率!

用公式说就是:

谐振频率 f₀ = 1 / (2π√(LC))

你图里L = 10μH,C = 10μF,代入公式算出来大约就是15.9kHz,正好跟你信号源频率对上啦~

3. 波形为什么会这么大?

你在图上的波形里可以看到,输出信号不但没变小,反而放大了,这就是因为在谐振频率下,电感和电容的阻抗互相抵消,整个回路的阻抗变得很小,电流变得很大,信号就“嗨”起来了!

如果电路阻尼很小(比如只有0.1Ω的电阻),根本抑制不住这种放大效应,信号就像被“打鸡血”一样,更加猛烈!

4. 为什么RC电路没谐振?

RC电路只有电阻和电容,能量不能像LC那样来回“倒腾”,所以没有真正意义上的谐振频率,只有一个“截止频率”(信号变小的那个点)。

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