谐振是由 r、l、c 元件组成的电路在一定条件下发生的一种特殊现象。首先,我们来分析 r、l、c 串联电路发生谐振的条件和谐振时电路的特性。图 1 所示 r、l、c 串联电路,在正弦电压 u 作用下,其复阻抗:
式中电抗 x=xl-xc 是角频率ω的函数,x 随ω变化的情况如图2 所示。当ω从零开始向∞变化时,x 从﹣∞向﹢∞变化,在ω<ω0时、x<0,电路为容性;在ω>ω0时,x>0,电路为感性;在ω=ω0时
此时电路阻抗 z(ω0)=r 为纯电阻。电压和电流同相,我们将电路此时的工作状态称为谐振。由于这种谐振发生在 r、l、c 串联电路中,所以又称为串联谐振。式 1 就是串联电路发生谐振的条件。由此式可求得谐振角频率ω0如下:
谐振频率为
由此可知,串联电路的谐振频率是由电路自身参数 l、c 决定的。与外部条件无关,故又称电路的固有频率。当电源频率一定时,可以调节电路参数 l 或 c,使电路固有频率与电源频率一致而发生谐振;在电路参数一定时,可以改变电源频率使之与电路固有频率一致而发生谐振。