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輸入計算

數學公式

Show calculation steps (3)
  1. Angular Resonant Frequency

    Angular Resonant Frequency: RLC 電路計算器

    L in henries, C in farads

  2. Quality Factor

    Quality Factor: RLC 電路計算器

    R in ohms, L in henries, C in farads

  3. Bandwidth

    Bandwidth: RLC 電路計算器

    BW = f0 / Q where f0 is resonant frequency and Q is quality factor

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結果

諧振頻率
5,032.92
Hz
Angular resonant frequency (ω₀) 31,622.78 rad/s
品質因數(Q) 3.1623
Bandwidth (Δf) 1,591.55 Hz

什麼是 RLC 電路計算器?

RLC 電路由電阻(R)、電感(L)與電容(C)三者組合而成。這個計算器專門用來分析串聯 RLC 電路的核心特性:諧振頻率、角諧振頻率、品質因數(Q)以及頻寬。透過這些數值,你可以了解電路在不同頻率訊號下的反應,以及它的調諧選擇性有多銳利。

含電阻、電感和電容的串聯RLC電路原理圖
串聯RLC電路:電阻(R)、電感(L)和電容(C)與交流電源連接在同一迴路中。

使用方法

請以歐姆(Ω)輸入電阻、以亨利(H)輸入電感、以法拉(F)輸入電容。計算器會回傳以赫茲(Hz)為單位的諧振頻率、以每秒弧度(rad/s)為單位的角頻率、無因次的 Q 值,以及以赫茲為單位的頻寬。記得使用 SI 單位——例如 1 mH 等於 0.001 H,1 µF 等於 0.000001 F。

公式說明

當電路達到諧振時,電感抗等於電容抗,此時諧振頻率為 $$f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{\text{L}\cdot\text{C}}}$$。以角頻率表示則為 $$\omega_0 = \frac{1}{\sqrt{\text{L}\cdot\text{C}}}$$。串聯電路的品質因數為 $$Q = \frac{1}{\text{R}}\sqrt{\frac{\text{L}}{\text{C}}}$$;Q 值越高,代表頻率響應越窄、選擇性越強。半功率點之間的頻寬則為 $$\Delta f = \frac{f_0}{Q}$$。

顯示諧振頻率處振幅峰值及頻寬標記的諧振曲線
頻率響應:振幅在諧振頻率f0處達到峰值,頻寬在半功率點之間測量。

實際範例

假設 \(R = 10\ \Omega\)、\(L = 1\ \text{mH}\)(\(0.001\ \text{H}\))、\(C = 1\ \mu\text{F}\)(\(0.000001\ \text{F}\))。則 $$\sqrt{\text{LC}} = \sqrt{1\times10^{-9}} \approx 3.162\times10^{-5}$$因此 $$f_0 = \frac{1}{2\pi\cdot 3.162\times10^{-5}} \approx 5033\ \text{Hz}$$Q 值為 $$\frac{1}{10}\cdot\sqrt{\frac{0.001}{0.000001}} = 0.1\cdot\sqrt{1000} \approx 3.162$$而頻寬為 $$\frac{5033}{3.162} \approx 1592\ \text{Hz}$$

常見問題

這個計算器適用於並聯 RLC 電路嗎? 諧振頻率公式是相同的,但理想並聯電路的品質因數為 \(Q = \text{R}\cdot\sqrt{\frac{\text{C}}{\text{L}}}\)。本工具採用的是串聯電路的定義。

Q 值高代表什麼? 高 Q 值表示相對於儲存能量的損耗較低、頻寬較窄,使電路具有很高的頻率選擇性。

為什麼我算出來的 Q 是 0? 如果 R 為 0(理想無損耗狀態),Q 在數學上會是無定義/無限大;為了避免除以零的錯誤,本計算器在此情況下回傳 0。請輸入一個較小的正電阻值,以獲得符合現實的結果。

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