品質因數的物理含義?

General 更新 2024年4月15日

簡述電感線圈的品質因數的物理意義

一個電感可以等效為電阻，理想電容，理想電感串聯，整個電感的Q值如下：

從公式可以看出品質因數和線圈的等效電阻成反比。

在功率電感上，品質因數越高，電阻越小，電路中的損耗越小，同等電流下，電感發熱量小，電源效率高。

在高頻電感上，品質因數越高，電阻越小，諧振電路諧振點的電流越大，電路的信號選擇性越好，如下圖：

RLC串聯電路的諧振頻率與品質因素的物理意義是什麼 50分

1、RLC串聯電路的諧振頻率的意義：

在一個含L或C或既有L又有C的電路中，由於C及L上電壓與電流不同相，那麼，這個電路兩端的電壓與電路中的電流一般來說是不同相的，但是，有一個特殊的頻率，當外加電壓的頻率等於這個頻率時，這個電路中的電流與電壓同相，這個頻率就是這個RLC電路的諧振頻率。

2、品質因數Q的意義：

（1）當出現串聯諧振時，電感或電容上的電壓與外加電壓之比就是Q；就是Q=UL/U外，Uc=UL=Q*U外；

（2）另一說：在串聯諧振出現時，容抗（或感抗）與電路中電阻R的比值就等於Q，即：Q=ωoL/R=(1/ωo*C)/R；

（3）在串聯電路中電流是相等的，這樣，在一個週期裡，在電容和電感上要進行無功功率的轉換，而在電阻上要消耗有功功率，那麼Q就是在一個週期裡無功與有功的比值。所以Q=W無/W有。

3、為什麼電容或電感上電壓可能大於總電壓的幅度？

對於一個串聯電路，處處電流相同，但是，L兩端的電壓要比它上面的電流相位超前90度，C兩端的電壓要比它上面的電流相位滯後90度，所以L上的電壓與C上的電壓的相位是正好反相的，當外加信號的頻率等於諧振頻率時，感抗與容抗相等，所以電容兩端的電壓與電感兩端的電壓大小相等而相位相反，這時，這兩個電壓相加的結果是抵消，全部的外加電壓都落在電阻R上，當R的值比較小時，電路中將產生較大的電流，而在電容和電感上，電壓、電流、電抗三者的關係是：Uc=Xc*I, UL=XL*I,若I很大，Xc=XL又不太小，Uc=UL就會很大，等於外加電壓的Q倍。若你的電路Q能大大大於1，Uc=UL就將比總電壓大得多。

什麼是品質因數？它主要影響什麼？

品質因數(Q因數)

quality factor

電學和磁學的量。表徵一個儲能器件(如電感線圈、電容等)、諧振電路所儲能量同每週損耗能量之比的一膽質量指標。元件的Q值愈大,用該元件組成的電路或網絡的選擇性愈佳。電抗元件的Q值等於它的電抗同等效串聯電阻的比值。對於無輻射系統,如Z=R+jX,則Q =|X|/R。SI單位:1(一)。

Q=無功功率/有功功率

諧振迴路的品質因數為諧振迴路的特性阻抗與迴路電阻之比。

什麼是品質因數?

我記得在《電路分析》中提到過品質因數，在工程上，通常用電路的特性阻抗與電阻值相比來表徵諧振電路的性質，此比值稱為串聯諧振電路的品質因數。

這裡所謂的串聯諧振就是指作為激勵電壓源以某一頻率加到由電阻，電容，電感串聯的電路（任何實際電路都可以等效為這種戴維南電路模型）兩端時，總的感抗為零，此時的激勵源相當於直接加在電阻上，用此時的感抗或容抗與電路中的電阻相比，其比值就是品質因數了。

順便要提的是，我記得不光是電路中有品質因數的概念，在物理上關於阻尼振動的研究也提出了品質因數的概念，物體做阻尼運動時由於振幅不斷減少，振動的能量也不斷減少，當能量減少為起始能量的1/e時所經歷的時間稱為時間常量t,用這個時間常量t除以T，T是每次振動的週期，就得到了在這段時間內，該物體一共做了多少次振動，在工程上將這一次數乘以2π定義為該阻尼振動的品質因數。

我想可能這兩者的定義在某種程度上有一定關係，自己也思考過很久，不過到目前也沒有發現兩者之間的聯繫，我把這個關於阻尼振動的“品質因數”也提出來，希望你能更好的理解關於品質因數的含義。