什么是共振频率?

你在漫画中看到的并不一定是来自作者的疯狂想象——有些场景实际上根植于科学。当我还是个孩子的时候，我认为一个糟糕的歌手唱出高音并打破一块玻璃的场景是滑稽的，只是发现这种现象在现实生活中是可能的，因为一种叫做共振频率的东西。

什么是共振频率，它有什么作用?虽然糟糕的唱歌技巧不太可能打碎玻璃，但发出与玻璃共振频率相等的声音就会。至少，这是我在高中物理课上的记忆。随着时间的推移，我还发现共振频率不仅与玻璃破碎有关，也是一些电子产品工作的重要原理。

什么是共振频率?

共振频率是介质以最高振幅振动时的固有频率

为什么玻璃接触到声音时会破碎?声音是一种引起分子振动的声波。当从一个源投射时，振动通过空气传播到玻璃的物理结构上。如果声音的声学频率与玻璃的固有频率相匹配，后者开始以更大的振幅振动，可能会破坏其结构。

换句话说，玻璃在振动时可能会破裂共振频率。共振频率也可以定义为物体的固有频率，它倾向于以更高的振幅振动。例如，你可以感觉到一个桥“晃动”如果集体振荡力从车辆上发出的声音使它以它的频率振动。

术语谐振频率也经常在电子产品设计尽管它没有破碎的玻璃或剧烈摇晃的桥梁那么戏剧化。

电子电路中的谐振频率

电子学中的谐振频率表示电路在特定频率处表现出最大振荡响应时的频率。这是观察到的电路，由一个电感和电容器。

为了更好地理解谐振频率是什么以及它在电子学中的作用，让我们来看看a串联RLC电路是由交流电源驱动的我们知道，容抗和感性抗的值随频率的变化而变化。电容电抗由等式X定义_c= 1/(2ℼfC)，而感应电抗由方程X给出_l= 2ℼfL。

各频率间的电感抗和电容抗的关系

当绘制在图表上时，在特定频率下，减小的容抗将与增大的感抗交叉。两个参数重叠的频率称为an的谐振频率RLC电路。因此，谐振频率可由容抗和感抗的等值表示为:

1. X_l= X_C
2. 2ℼfL = 1/(2ℼfC)
3. f_r= 1/(2ℼ√lc)

在串联RLC电路中阻抗是在谐振频率下的最小值。电路的阻抗由下式表示:

Z = r + x_l- X_C

在共振时，X_l= X_C也就是说它们相互抵消了。这使得电路的阻抗是纯电阻性的。因此，流过串联RLC电路的电流在其谐振频率下工作时达到峰值。

在并联RLC电路中，计算谐振频率的公式是相同的。然而，你会发现电流被抑制到最小，因为电路的阻抗是最大的。这种情况发生在电路的LC在并联时出现开路时。

谐振电路的应用

射频接收器让以电路谐振频率振荡的信号通过

以谐振频率驱动电路的概念在各种应用中都可以找到。在一个振荡器，采用并联LC作为储罐电路，以其谐振频率驱动。其结果是一系列连续的稳定振荡时钟脉冲，驱动元件，如微控制器和通信ic。

谐振电路也见于射频应用中。它们成为调谐器的基础，放大与谐振频率相对应的信号，并拒绝超出其带宽的信号。

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