เครื่องคำนวณความถี่เรโซแนนซ์ (LC และ RLC)

กรอกค่าของคุณ คำตอบและวิธีทำฉบับเต็มจะอัปเดตขณะที่คุณพิมพ์

ผลลัพธ์

ความถี่เรโซแนนซ์ f₀5.033 kHz
ความถี่เชิงมุม ω₀31623 rad/s
รีแอกแตนซ์ที่ภาวะเรโซแนนซ์316.2 Ω
ตัวประกอบคุณภาพ Q15.81
แบนด์วิดท์318.3 Hz
ความถี่กำลังครึ่งหนึ่งค่าต่ำ4.876 kHz
ความถี่กำลังครึ่งหนึ่งด้านบน5.195 kHz
อิมพีแดนซ์ที่ภาวะเรโซแนนซ์20 Ω

ที่ภาวะเรโซแนนซ์ วงจร RLC แบบอนุกรมมีอิมพีแดนซ์ต่ำที่สุด Z = R กระแสจึงมีค่ามากที่สุด

หาความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร LC หรือความเหนี่ยวนำหรือความจุที่ต้องใช้สำหรับความถี่ที่กำหนด สำหรับวงจร RLC แบบอนุกรมและขนาน เครื่องคำนวณยังให้ตัวประกอบคุณภาพ Q แบนด์วิดท์ และความถี่กำลังครึ่งหนึ่ง (−3 dB) ทั้งสองค่า เลือกหน่วยตั้งแต่ nH ถึง H, pF ถึง µF และ Hz ถึง MHz ทุกการแปลงหน่วยแสดงในขั้นตอน

เฉลยทีละขั้นตอน

หน่วย

L = 10 mH = 0.01 H
C = 100 nF = 1 × 10⁻⁷ F

เรโซแนนซ์: รีแอกแตนซ์มีค่าเท่ากัน

XL = XC → ω₀L = 1/(ω₀C) → ω₀ = 1/√(LC)
f0 = 1/(2π√(LC)) = 1/(2π·√(0.01·(1 × 10⁻⁷))) = 5.033 kHz
ω₀ = 2πf0 = 31623 rad/s

รีแอกแตนซ์ที่ภาวะเรโซแนนซ์

XL = ω₀L = 31623·0.01 = 316.2 Ω = XC = √(L/C)

ตัวประกอบคุณภาพและแบนด์วิดท์

Q = (1/R)·√(L/C) = 316.2/20 = 15.81
BW = f0/Q = 5033/15.81 = 318.3 Hz
f1,2 = f0·(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q)) = 4.876 kHz, 5.195 kHz

สูตรสำคัญ

ความถี่ธรรมชาติ
ω0 = 1/√(LC), f0 = 1/(2π√(LC))
RLC อนุกรม
Q = (1/R)√(L/C), BW = R/(2πL)
RLC ขนาน
Q = R√(C/L), BW = 1/(2πRC)
ตัวประกอบคุณภาพ
Q = 2π·(energy stored)/(energy lost per cycle)
แบนด์วิดท์
BW = f2 − f1 = f0/Q, f0 = √(f1f2)

วิธีคำนวณความถี่เรโซแนนซ์

  1. แปลง L เป็นเฮนรี และ C เป็นฟารัด
  2. ที่ภาวะเรโซแนนซ์ รีแอกแตนซ์หักล้างกัน: X_L = X_C ดังนั้น ωL = 1/(ωC) และ ω₀ = 1/√(LC)
  3. แปลงเป็นเฮิรตซ์: f₀ = ω₀/(2π) = 1/(2π√(LC))
  4. ตัวประกอบคุณภาพ: Q = (1/R)·√(L/C) สำหรับวงจร RLC แบบอนุกรม และ Q = R·√(C/L) สำหรับแบบขนาน
  5. แบนด์วิดท์: BW = f₀/Q ความถี่กำลังครึ่งหนึ่งคือ f₀·(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q))

คำถามและคำตอบ

ความต้านทานเปลี่ยนความถี่เรโซแนนซ์หรือไม่

ไม่เปลี่ยนในวงจร RLC แบบอนุกรมอุดมคติ หรือเมื่อ R, L และ C ต่อขนานกันทั้งหมด: ทั้งสองแบบเรโซแนนซ์ที่ f₀ = 1/(2π√(LC)) แต่เปลี่ยนในวงจรแทงค์ที่ความต้านทานต่ออนุกรมกับขดลวด ซึ่ง f₀ = (1/2π)·√(1/(LC) − R²/L²)

เกิดอะไรขึ้นที่ภาวะเรโซแนนซ์ในวงจรอนุกรม

แรงดันคร่อมตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุมีขนาดเท่ากันและทิศตรงข้ามกัน อิมพีแดนซ์ลดลงเหลือค่าต่ำสุด Z = R และกระแสมีค่ามากที่สุด แรงดันคร่อม L หรือ C อาจเป็น Q เท่าของแรงดันไฟเลี้ยง

เกิดอะไรขึ้นที่ภาวะเรโซแนนซ์ในวงจรขนาน

กระแสในสาขา L และ C หักล้างกัน อิมพีแดนซ์เพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุด Z = R และวงจรดึงกระแสจากแหล่งจ่ายน้อยที่สุด นี่คือวิธีที่วงจรแทงค์แบบขนานเลือกความถี่เดียว

แบนด์วิดท์คืออะไร

ช่วงความถี่ระหว่างจุดกำลังครึ่งหนึ่งทั้งสองจุด ซึ่งกำลังเป็นครึ่งหนึ่งของค่าที่ภาวะเรโซแนนซ์ และกระแสหรือแรงดันเป็น 1/√2 ของค่ายอด (−3 dB) BW = f₀/Q ดังนั้นวงจรที่มี Q สูงจึงเลือกความถี่ได้เฉพาะเจาะจงกว่า

ทำไมความถี่กำลังครึ่งหนึ่งจึงไม่สมมาตรรอบ f₀

สมมาตรในมาตราลอการิทึม: f₁·f₂ = f₀² เมื่อ Q สูง จะเกือบเท่ากับ f₀ ± BW/2 พอดี แต่เมื่อ Q ต่ำ ค่าที่ต่ำกว่าจะอยู่ใกล้ f₀ มากกว่าอย่างชัดเจน

ลองทำเอง

ฝึกเรโซแนนซ์ LC ตัวประกอบ Q และแบนด์วิดท์

เครื่องคำนวณให้คำตอบ แต่ในการสอบคุณต้องมีวิธีทำ จึงควรฝึกกับโจทย์ใหม่ คำใบ้ และเฉลยละเอียด

</> ฝัง

ฟรีสำหรับครูและโรงเรียน: วางโค้ดนี้ในหน้ารายวิชา LMS หรือเว็บไซต์ของคุณ นักศึกษาใช้เครื่องคำนวณและวิธีทำทีละขั้นได้โดยไม่ต้องมีบัญชี

เครื่องคำนวณอื่น ๆ