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输入计算

数学公式

Show calculation steps (3)
  1. Angular Resonant Frequency

    Angular Resonant Frequency: RLC电路计算器

    L in henries, C in farads

  2. Quality Factor

    Quality Factor: RLC电路计算器

    R in ohms, L in henries, C in farads

  3. Bandwidth

    Bandwidth: RLC电路计算器

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

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结果

谐振频率
5,032.92
Hz
Angular resonant frequency (ω₀) 31,622.78 rad/s
品质因数 (Q) 3.1623
Bandwidth (Δf) 1,591.55 Hz

什么是RLC电路计算器?

RLC电路由电阻(R)、电感(L)和电容(C)组合而成。本计算器用于求解串联RLC电路的关键特性:谐振频率、角谐振频率、品质因数(Q)以及带宽。这些参数描述了电路对不同频率信号的响应方式,以及电路的选频"锐度"有多高。

含电阻、电感和电容的串联RLC电路原理图
串联RLC电路:电阻(R)、电感(L)和电容(C)与交流电源连接在同一回路中。

使用方法

输入以欧姆为单位的电阻、以亨利为单位的电感,以及以法拉为单位的电容。计算器会给出以赫兹为单位的谐振频率、以弧度每秒为单位的角频率、无量纲的品质因数Q,以及以赫兹为单位的带宽。请务必使用国际单位制(SI)——例如,1 mH等于0.001 H,1 µF等于0.000001 F。

公式详解

在谐振状态下,感抗与容抗相等,由此得到谐振频率

$$f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{\text{L}\cdot\text{C}}}$$

其角频率形式为

$$\omega_0 = \frac{1}{\sqrt{\text{L}\cdot\text{C}}}$$

串联电路的品质因数为

$$Q = \frac{1}{\text{R}}\sqrt{\frac{\text{L}}{\text{C}}}$$

Q值越高,意味着响应曲线越窄、选频性越强。两个半功率点之间的带宽为

$$\Delta f = \frac{f_0}{Q}$$
显示谐振频率处振幅峰值及带宽标记的谐振曲线
频率响应:振幅在谐振频率f0处达到峰值,带宽在半功率点之间测量。

实例演算

设 \(R = 10\ \Omega\),\(L = 1\ \text{mH}\)(0.001 H),\(C = 1\ \mu\text{F}\)(0.000001 F)。则 \(\sqrt{\text{LC}} = \sqrt{1\times10^{-9}} \approx 3.162\times10^{-5}\),因此

$$f_0 = \frac{1}{2\pi\cdot 3.162\times10^{-5}} \approx 5033\ \text{Hz}$$

品质因数

$$Q = \frac{1}{10}\cdot\sqrt{\frac{0.001}{0.000001}} = 0.1\cdot\sqrt{1000} \approx 3.162$$

带宽则为

$$\frac{5033}{3.162} \approx 1592\ \text{Hz}$$

常见问题

这个计算器适用于并联RLC电路吗? 谐振频率的公式是相同的,但理想并联电路的品质因数为 \(Q = \text{R}\cdot\sqrt{\frac{\text{C}}{\text{L}}}\)。本工具采用的是串联电路的定义。

Q值高意味着什么? 高Q值表示相对于储存能量而言能量损耗较低,带宽较窄,电路的频率选择性很强。

为什么我算出的Q值是0? 如果R为0(理想无损耗状态),Q在数学上是未定义/无穷大的;为避免被零除,本计算器在此情况下返回0。请输入一个较小的正电阻值以获得符合实际的结果。

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