2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：串聯(lián)共振電路和磁路和磁路定律

1、串聯(lián)共振電路和磁路和磁路定律12串聯(lián)共振電路一、串聯(lián)共振現(xiàn)象 (series resonance phenomenon) 電路中共振現(xiàn)象也稱為諧振。 其中R 包括電容器的介電損耗、電感線圈導(dǎo)線的焦耳損耗，以及磁芯的渦流損耗和磁滯損耗等在內(nèi)的有功電阻，而無須另外串接電阻。 電路的復(fù)阻抗為 CuRLC組成串聯(lián)共振電路 阻抗當(dāng)連續(xù)改變電源的頻率時(shí)，電路阻抗和相位都發(fā)生改變，電路的電流也將隨之連續(xù)變化。 相位差3共振頻率這種現(xiàn)象稱為共振而電流達(dá)到極大值，I = Imax1. 阻抗 Z = Zmin ， 當(dāng)電源角頻率滿足 時(shí)，即I共振時(shí)RLC串聯(lián)電路表現(xiàn)為純電阻性質(zhì) Z = R2. 當(dāng) 相位差 =0 4

2、 在 f f0的區(qū)域 , L 1/C, 容抗大于感抗, 2LC1, f0的區(qū)域，L1/C, 感抗大于容抗, 0， 2LC1, 0,電壓超前于電流, 電路表現(xiàn)為感抗性。f0f0 /2/2感抗性容抗性電路相位關(guān)系隨頻率的變化如右圖 5二、串聯(lián)共振電路的品質(zhì)因數(shù)(quality factor)(Q值) 電流寫為 i(t)=I0cos t, RLC串聯(lián)電路中電阻耗能為 WR = I 2 R T 電感和電容儲(chǔ)能 電容器兩端電壓比電流落后/2相位 在共振時(shí)， ，代入得 6 共振時(shí)，電路中穩(wěn)定儲(chǔ)存一定量電磁能，這能量只在電感與電容間交換，電路與電源間不再交換無功功率。 Q 值代表電路儲(chǔ)能效率，Q 值越高電路

3、儲(chǔ)能效率越高，儲(chǔ)存一定能量所付出的能量消耗就越小。 電路品質(zhì)因數(shù)也稱電路的Q值 7三、串聯(lián)共振電路的頻率選擇性 用通頻帶寬度f 定量表示選擇性的好壞Q值與f 之間有關(guān)系 通頻帶寬度: 共振峰兩側(cè)電流為極大值電流 Im 的1/ 所對(duì)應(yīng)的頻率間隔。Q值越高，f 就越小，頻率選擇性就越好。f 越小，頻率選擇性就越好。 共振電路的最重要應(yīng)用是選擇信號(hào)8在磁介質(zhì)分界面上磁感應(yīng)線的折射H1t = H2t , B1n = B2n。H1 sin1 =H2 sin2 , B1 cos1 =B2 cos2 . 兩種不同的磁介質(zhì)分界面兩側(cè)B和H必須遵循一定的邊界條件，B1 ,H1B2 ,H2例如純鐵 真空r2r19

4、磁路的概念 (concepts of magnetic circuit )鐵磁質(zhì)具有把磁感應(yīng)線集中在自己內(nèi)部的性質(zhì) 。 r2r1可推斷190, 20。 若一種介質(zhì)是鐵磁質(zhì),第二種介質(zhì)是非鐵磁質(zhì)，即r1很大，r21， 導(dǎo)線邊界構(gòu)成的電流管稱為電路；由鐵磁質(zhì)做成的(接近)閉合鐵芯的邊界所構(gòu)成的磁感應(yīng)管稱為磁路。r1越大，磁感應(yīng)線越平行于界面， B1n=B2n越小漏到第二種介質(zhì)中的磁感應(yīng)線就越少。 10串聯(lián)磁路 環(huán)狀鐵芯上開一很小缺口，缺口處磁感應(yīng)線會(huì)發(fā)生膨散，仍可作為理想閉合磁路處理。磁路是鐵芯磁路和氣隙磁路的串聯(lián)。并聯(lián)磁路，線圈繞在鐵芯的中間(c區(qū))，由c區(qū)發(fā)出的磁感應(yīng)線分成了兩股，分別經(jīng)過a區(qū)

5、和b區(qū)，形成了兩個(gè)閉合磁路。ab磁記錄的磁頭屬于這種情形 。 c11磁路定律 (magnetic circuit law) 磁路定律是將磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理具體應(yīng)用于磁路寫成與電路規(guī)律相似的形式，套用電路概念得名。 單回路磁路Ri,i,li,Si 為第 i 段導(dǎo)體的電阻、電導(dǎo)率、長(zhǎng)度、截面積 單回路電路若無漏磁，各段磁路磁通量相等 i =B 12磁勢(shì)降落 Hili = Rmi閉合磁路磁通勢(shì)等于各段磁路上磁勢(shì)降落之和。磁路定律: 電路電動(dòng)勢(shì)電 流電導(dǎo)率電 阻電位降落磁路磁動(dòng)勢(shì)磁通量磁導(dǎo)率磁 阻磁位降落對(duì)比上面兩式，可看出下表中各物理量是一一對(duì)應(yīng)的 把磁路中有關(guān)的物理量用對(duì)應(yīng)的符號(hào)和名稱來表示，即 磁通勢(shì) m =NI0 磁阻 Rmi =li/iSi13例1:錄音磁頭可看作開有氣隙的環(huán)狀磁芯。若磁芯磁路長(zhǎng)度l1，氣隙長(zhǎng)度l2，磁芯材料的相對(duì)磁導(dǎo)率為r , 求該磁頭的有效磁導(dǎo)率 e.相同的空心螺繞環(huán)截面磁通量為 0=0 n IS 則截面S磁通量為 =BS=0 r HS=0 r n IS 兩者之比就是磁芯材料的相對(duì)磁導(dǎo)率當(dāng)磁芯開有氣隙時(shí)，解：若螺繞環(huán)單位長(zhǎng)度的線圈匝數(shù)為n，通以電流I，有效磁導(dǎo)率 e由磁路定律: l2l114材料性能雖然提高了10倍，有效磁導(dǎo)率增大不到10%。 有效磁導(dǎo)率