2024-6-10,星期一,14:15,天气:晴,心情:晴。今天又是阳光明媚的一天,自从减肥成功and道家养生后,越来越感觉夏热冬冷,夏长冬藏这一自然规律了,虽然外面艳阳高照的,但是确实不吹空调,不吃冰棍,自然而然出出汗,洗洗澡,吃吃西瓜真的很舒服,空调的冯确实不是什么好风,希望大家都身体健康,快快乐乐的,端午安康,好啦,开始学习啦!!!!
今日观看了石群老师电路课程的第46、47个视频,完成了第十章的学习,开始了第十一章的学习,主要学习内容为:理想变压器,网络函数,RLC串联电路的谐振,并完成了相应公式的推导与例题练习;C语言方面开始学习C Primer Plus第八章内容,并总结C语言笔记。
1. 理想变压器
理想变压器是实际变压器的理想化模型,是对互感元件的理想科学抽象,是极限情况下的耦合电感。
理想变压器的三个理想化条件:
(1)无损耗:线圈导线无电阻,做芯子的铁磁材料的磁导率无限大。
(2)全耦合:
(3)参数无限大:
以上三个条件在工程实际中不可能满足,但在一些实际工程概算中,在误差允许的范围内,把实际变压器当理想变压器对待,可使计算过程简化。
理想变压器的主要性能:
(1)变压关系:
(2)变流关系:
若i1、i2一个从同名端流入,一个从同名端流出,则有:
(3)变阻抗关系:
从上式可以看出:理想变压器的阻抗变换只改变阻抗的大小,不改变阻抗的性质。
(4)功率性质:
从上式可以看出:
(1)理想变压器既不储能,也不耗能,在电路中只起传递信号和能量的作用。
(2)理想变压器的特性方程为代数关系,因此它是无记忆的多端元件。
例1:
例2:
例3:
2. 网络函数
当电路中激励源的频率变化时,电路中的感抗、容抗将跟随频率变化,从而导致电路的工作状态亦跟随频率变化。因此,分析研究电路和系统的频率特性就显得格外重要。
频率特性:
电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象,称为电路和系统的频率特性,又称频率响应。
网络函数h(jω)的定义:
在线性正弦稳态网络中,当只有一个独立激励源作用时,网络中某一处的响应(电压或电流)与网络输入之比,称为该响应的网络函数:
网络函数h(jω)的物理意义:
(1)驱动点函数:
-
激励是电流源,响应是电压:
称为策动点阻抗。
-
激励是电压源,响应是电流
称为策动点导纳。
(2)转移函数(传递函数):
-
激励是电压源
称为转移导纳。
称为转移电压比。
-
激励是电流源
称为转移阻抗。
称为转移电流比。
PS:
(1)H(jω)与网络的结构、参数值有关,与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关,与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。
(2)H(jω) 是一个复数,它的频率特性分为两个部分:
-
幅频特性:模与频率的关系,|H(jω)|~ω
-
相频特性:幅角与频率的关系,φ(jω)~ω
(3)网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。
例:
PS:
(1)以网络函数中jω的最高次方的次数定义网络函数的阶数
(2)由网络函数能求得网络在任意正弦输入时的端口正弦响应
3. RLC串联电路的谐振
谐振是正弦电路在特定条件下产生的一种特殊物理现象,谐振现象在无线电和电工技术中得到广泛应用,研究电路中的谐振现象有重要实际意义。
谐振的定义:
含R、L、C的一端口电路,在特定条件下出现端口电压、电流同相位的现象时,称电路发生了谐振。
串联谐振的条件:
当满足上述条件时,电路会发生谐振,此时称:
为谐振角频率,仅与电路参数有关。
为谐振频率。
串联电路实现谐振的方式:
(1)LC不变,改变ω:ω0由电路参数决定,一个RLC串联电路只有一个对应的ω0, 当外加电源频率等于谐振频率时,电路发生谐振。
(2)电源频率不变,改变L或C(常改变C)。
RLC串联电路谐振时的特点:
阻抗的频率特性:
幅频特性:
相频特性:
Z(jω)频响曲线:
Z(jω)频响曲线表明阻抗特性可分三个区域描述:
(1)容性区:ω<ω0,X(jω)<0,φ(jω)<0,R<|Z(jω)|。
(2)阻性区:ω=ω0,X(jω)=0,φ(jω)=0,R=|Z(jω)|。
(3)感性区:ω<ω0,X(jω)<0,φ(jω)<0,R<|Z(jω)|。
当发生谐振时,U与I同相:
(1)入端阻抗为纯电阻,即Z=R,阻抗值|Z|最小。电流I 和电阻电压UR达到最大值 I0=U/R (U一定)
(2)LC上的电压大小相等,相位相反,串联总电压为零,也称电压谐振,即
式中,Q为品质因数,ρ为特性阻抗。
(3)谐振出现过电压:
ρ=ω0L=1/(ω0C)>>R时,Q>>1,UL=UC=QU>>U。
例:
(4)谐振时的功率:
P=UIcosφ=UI=RI02=U2/R。电源向电路输送电阻消耗的功率,电阻功率达最大。
Q=UIsinφ=QL+QC=0,QL=ω0LI02,QC=-(1/ω0C)I02=-ω0LI02。电源不向电路输送无功,电感中的无功与电容中的无功大小相等,互相补偿,彼此进行能量交换。
(5)谐振时的能量关系:
上式表明:
(1)电感和电容能量按正弦规律变化,最大值相等 WLm=WCm。L、C的电场能量和磁场能量作周期振荡性的交换,而不与电源进行能量交换。
(2)总能量是不随时间变化的常量,且等于最大值:
电感、电容储能的总值与品质因数的关系:
Q是反映谐振回路中电磁振荡程度的量,Q越大,总能量就越大,维持振荡所消耗的能量愈小,振荡程度越剧烈,则振荡电路的“品质”愈好。一般在要求发生谐振的回路中希望尽可能提高Q值。
例:
今日总学习时常约5h30min,明日继续学习电路第十一章内容,C语言内容,并总结C语言笔记。