什麼是諧振頻率計算器?
這個計算器可以求出 LC 電路的諧振頻率——也就是同時包含電感(L)與電容(C)的電路。在諧振狀態下,感抗與容抗剛好互相抵消,能量便在電感的磁場與電容的電場之間來回振盪。這個頻率是收音機調諧、振盪器、濾波器以及無線供電系統的核心基礎。
使用方法
請以亨利(H)輸入電感,以法拉(F)輸入電容。輸入前記得先換算常見的子單位:1 mH = 0.001 H、1 µH = 0.000001 H、1 µF = 0.000001 F、1 nF = 0.000000001 F、1 pF = 0.000000000001 F。計算器會回傳以赫茲表示的諧振頻率,並一併給出角頻率(rad/s)以及一個完整振盪週期的時間(秒)。
公式解析
諧振頻率的公式為 $$f = \frac{1}{2\pi\sqrt{\text{L (H)} \cdot \text{C (F)}}}$$ 乘積 \(L \cdot C\) 決定了振盪的時間常數:電感或電容越大,所儲存的能量越多,振盪也越慢,頻率因此越低。由於公式中帶有平方根,若想讓頻率加倍,就必須把 \(L \cdot C\) 縮小為原來的四分之一。角頻率為 \(\omega = 2\pi f\),週期則為 \(T = \frac{1}{f}\)。
實際範例
假設 \(L = 1\ \text{mH}\)(0.001 H)、\(C = 1\ \text{µF}\)(0.000001 F),則 \(L \cdot C = 1 \times 10^{-9}\),而 \(\sqrt{L \cdot C} = 3.1623 \times 10^{-5}\)。因此 $$f = \frac{1}{2\pi \times 3.1623 \times 10^{-5}} \approx \frac{1}{1.9869 \times 10^{-4}} \approx 5{,}033\ \text{Hz}$$ 約等於 5.03 kHz。
常見問題
電阻會影響諧振頻率嗎?在理想的串聯或並聯 LC 電路中,並不會。若電路中存在實際電阻,峰值位置會略微偏移,但上述公式仍是設計時採用的標準近似值。
應該使用什麼單位?輸入時一律使用亨利與法拉。請先把 mH、µH、µF、nF 與 pF 換算成基本單位,再行輸入。
什麼是角頻率?角頻率是以每秒弳度(rad/s)表示的頻率,即 \(\omega = 2\pi f\),常直接用於電抗與阻抗的相關計算中。