電容電感串聯(lián)后的電容值
簡(jiǎn)介：本文介紹了電容電感串聯(lián)之后的電容的大小的問(wèn)題 。
為什么把一個(gè)223電容與一個(gè)電感串聯(lián)，串聯(lián)后再與一個(gè)223電容并聯(lián)。然后量這個(gè)并聯(lián)組件的電容，得出不可理解的值：多數(shù)這樣的組件的電容是44-50nF之間，但有一些是一百多nF，有一些是幾百nF(拆開(kāi)后量，各個(gè)電容的值仍然是22nF)。
電感電容串聯(lián)后，測(cè)量電容值問(wèn)題。討論這個(gè)問(wèn)題，用復(fù)數(shù)分析是最簡(jiǎn)捷最準(zhǔn)確的。但這需要比較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，能夠從數(shù)學(xué)式中的各個(gè)量看出其物理意義。因此本帖嘗試不用數(shù)學(xué)，僅用文字?jǐn)⑹。?dāng)然，這樣只能進(jìn)行定性的分析，不可能準(zhǔn)確，同時(shí)比較冗長(zhǎng)羅嗦，但可能物理意義比較清晰。
問(wèn)題中有三個(gè)元件，稍復(fù)雜一些，我們先考慮兩個(gè)元件，即一個(gè)電感和一個(gè)電容串聯(lián)。
我們知道，串聯(lián)電路中電流處處相同。這個(gè)相同，不僅是有效值相同，而且瞬時(shí)值也相同，也就是說(shuō)，任何時(shí)刻都相同。我們又知道，電感和電容中電流與兩端電壓不同相，電容兩端電壓落后于電流90度，而電感兩端電壓超前于電流90度，F(xiàn)在電感和電容中電流相位相同，所以電感兩端電壓與電容兩端電壓相位相反，也就是說(shuō)，任何時(shí)刻電容和電感上的電壓是互相“抵消”的。
感抗和容抗都與頻率有關(guān)。必定存在某一頻率，在這個(gè)頻率感抗與容抗相等。既然電感兩端電壓是感抗乘電流，電容兩端電壓是容抗乘電流，所以在這個(gè)頻率下，電感兩端電壓恰與電容兩端電壓大小相等，方向相反，完全抵消。這就是串聯(lián)諧振。
電感兩端電壓與電容兩端電壓完全抵消，那么電流不就是無(wú)窮大了?實(shí)際上電路中總有一些電阻，所以電流不會(huì)是無(wú)窮大，但電流很大是肯定的。此時(shí)串聯(lián)電路呈純阻性，即串聯(lián)電路兩端電壓與電路中電流同相。
如果頻率稍微降低一些怎么樣?頻率稍微降低一些，容抗變大一點(diǎn)，感抗變小一點(diǎn)，電容兩端電壓的大小稍微比電感兩端電壓的大小大一些，不能完全“抵消”，串聯(lián)電路中電流仍比較大，注意比沒(méi)有電感時(shí)要大，串聯(lián)電路呈容性，當(dāng)然不是純?nèi)菪裕娐分羞有一些電阻。從串聯(lián)電路兩端看，施加的電壓沒(méi)有變化，但電流比沒(méi)有電感單純是一個(gè)電容時(shí)大，好像是電容量變大了？梢赃@樣考慮：感抗“抵消”了一部分容抗，使容抗減少，從串聯(lián)電路兩端看，就好像是電容量變大了。
應(yīng)該注意到，現(xiàn)在容抗隨頻率的變化非？，因?yàn)楝F(xiàn)在感抗與容抗互相“抵消”，頻率變化一點(diǎn)點(diǎn)，“抵消”的程度就會(huì)差很多，也就是從串聯(lián)電路兩端看上去的電容量隨頻率很快變化，頻率降低一點(diǎn)，“看上去”的電容量就會(huì)減少很多。
頻率繼續(xù)降低，感抗越來(lái)越小，容抗越來(lái)越大，直到感抗可以忽略，此時(shí)串聯(lián)電路中電流與只存在一個(gè)電容時(shí)幾乎相同，好像電感不存在。根據(jù)串聯(lián)電路兩端電壓和其中的電流計(jì)算電容量，與沒(méi)有電感幾乎是相同的。頻率非常低時(shí)，就可以認(rèn)為是完全相同。
頻率從諧振頻率稍微升高一些，所有情況變得相反，現(xiàn)在電路呈感性，但感抗比沒(méi)有電容時(shí)小，從串聯(lián)電路兩端看，好像是容抗“抵消”了一部分感抗，使電感量變小了。頻率繼續(xù)升高，容抗越來(lái)越小，感抗越來(lái)越大，直到容抗可以忽略，根據(jù)串聯(lián)電路兩端電壓和其中的電流計(jì)算電感量，與沒(méi)有電容時(shí)幾乎相同。
對(duì)于電感和電容的并聯(lián)電路，分析完全相同，只不過(guò)現(xiàn)在是并聯(lián)，電感和電容兩端電壓相同，電感中電流和電容中電流相位相反，“抵消”的是電流而不是電壓。
說(shuō)句題外的話。皮爾斯振蕩電路是晶體振蕩器，晶體接在集電極與基極之間(皮爾斯當(dāng)年實(shí)際是用電子管，那時(shí)還沒(méi)有晶體管)，集電極通過(guò)一個(gè)并聯(lián)諧振回路接電源，發(fā)射極接地，基極除供給偏置電流的電路外并無(wú)其它。這個(gè)電路如何能振蕩?實(shí)際上，我們知道晶體相當(dāng)于一個(gè)很大的電感，集電極上的并聯(lián)諧振回路稍有失諧，根據(jù)上面的分析，相當(dāng)于一個(gè)電容。這樣，集電極到基極是電感，集電極到發(fā)射極是電容，基極到發(fā)射極也是電容(分布電容)，剛好構(gòu)成三點(diǎn)電容式振蕩電路(考畢茲電路)，因此能夠振蕩。調(diào)節(jié)集電極上的并聯(lián)諧振回路，可以改變這個(gè)等效的電容量，從而改變反饋量，控制振蕩強(qiáng)度。所以這是個(gè)很方便使用的振蕩電路。
根據(jù)上面的分析，還可以知道，測(cè)量電容或電感的結(jié)果，與測(cè)量時(shí)使用的頻率有關(guān)。電路中總有分布電容和分布電感，這些分布電容和電感會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，而且在離諧振頻率比較近的地方，會(huì)造成很大的影響。因此測(cè)量電容或電感，應(yīng)該使用與實(shí)際工作頻率比較接近的頻率去測(cè)量，這樣比較能反映實(shí)際情況。
回到前面問(wèn)題。一個(gè)22nF電容與電感串聯(lián)，再與一個(gè)22nF電容并聯(lián)，我們已經(jīng)知道，22nF電容與電感串聯(lián)后，可能相當(dāng)于一個(gè)比22nF大的電容，也可能相當(dāng)于一個(gè)電感，這與頻率有關(guān)。一個(gè)比22nF大的電容與一個(gè)22nF電容再并聯(lián)，當(dāng)然是比44nF大的電容。至于幾個(gè)不同的22nF電容測(cè)量結(jié)果相差很大，也容易理解。電容器都有誤差，與電感串聯(lián)后的諧振頻率各不相同。我們也知道，測(cè)量使用的頻率與諧振頻率差一點(diǎn)，可能引起“看上去”的電容量很大的變化，因此各個(gè)不同的電容器這樣與電感串聯(lián)再與電容并聯(lián)，測(cè)量的結(jié)果相差很大就是很正常的了。
讀完上面...我感覺(jué)....
量電容一般都是通過(guò)數(shù)字萬(wàn)用表...而數(shù)字萬(wàn)用表的量電容方式是量電容在通過(guò)400HZ或某一頻率下的阻抗達(dá)到量電容值...而電容和電感串聯(lián)...如果頻率剛好落在這附近...就會(huì)對(duì)萬(wàn)用表的讀數(shù)影響很大...所以會(huì)出現(xiàn)上述情況...
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-01-05
