1. Concepte bàsic i condició de ressonància
L'essència de la ressonància és que la reactància inductiva (Xₗ) i la reactància capacitiva (X꜀) en un circuit es cancel·len mútuament a una freqüència específica, fent que el circuit es comporti de manera purament resistiva. Aquesta freqüència específica és la freqüència de ressonància (f₀). Tant per a circuits en sèrie com en paral·lel, es calcula mitjançant la mateixa fórmula:
f₀=1 / (2π√LC)
Això vol dir que mentre els valors de l'inductor (L) i del condensador (C) siguin fixos, la seva freqüència de ressonància és fixa.
2. Característiques deSèrie Ressonància
A sèrie ressonantEl circuit connecta una resistència (R), un inductor (L) i un condensador (C) extrem-a-en sèrie amb una font d'alimentació.
1) Impedància i corrent: en el moment de la ressonància, les reactàncies inductives i capacitives són iguals en magnitud però oposades en fase, cancel·lant-se completament. La impedància total del circuit arriba al seu valor mínim, teòricament igual només a la resistència R (Z=R). Segons la Llei d'Ohm (I=V / Z), quan la tensió de la font és constant, el corrent total del circuit assoleix el seu valor màxim.
2) Relació de voltatge: aquest és el fenomen més notable de la ressonància en sèrie. Tot i que les tensions a través de l'inductor (L) i el condensador (C) es cancel·len mútuament, la tensió a cada component individual no és petita. De fet, la tensió a cada component pot ser molt més gran que la tensió de la font. El factor d'amplificació és el factor de qualitat del circuit (valor Q). Com més alt sigui el valor Q, més significatiu serà l'efecte d'amplificació. Per tant, la ressonància en sèrie sovint s'anomena "ressonància de voltatge". Si la resistència del circuit és molt petita (valor Q alt), pot causar "sobretensió" i danyar els equips dels sistemes d'alimentació, però en aplicacions de radiofreqüència, aquest és el principi clau utilitzat per amplificar senyals febles.
3) Fase: a la ressonància, el corrent total està en fase amb la tensió de la font.
3. Característiques de la Ressonància Paral·lela
Un circuit ressonant paral·lel normalment inclou un inductor L (que normalment inclou la seva resistència parasitària inherent R) i un condensador C connectats en paral·lel entre si, i després connectats a la font d'alimentació.
1) Impedància i voltatge: a la ressonància, els corrents a la branca inductiva i la branca capacitiva són gairebé iguals en magnitud, però gairebé oposades en fase. Això crea un gran corrent circulant entre les branques L i C, i aquests corrents es compensen i "cancel·len" entre si de manera efectiva des de la perspectiva de la font externa. El resultat és que la impedància total del circuit, tal com es veu des dels terminals d'entrada, arriba al seu valor màxim. Si la font d'alimentació proporciona un corrent constant, aleshores la tensió de sortida al circuit assoleix el seu valor màxim.
2) Relació actual: Corresponent a la ressonància en sèrie, en ressonància paral·lela, el corrent circulant entre l'inductor (L) i el condensador (C) pot ser molt més gran que el corrent total extret de la font d'alimentació. El factor d'amplificació és igualment el factor de qualitat (valor Q). Per tant, la ressonància paral·lela sovint s'anomena "ressonància actual".
3) Fase: a la ressonància, la tensió total a través del circuit està en fase amb el corrent de la font.
4. Resum de diferències i aplicacions bàsiques
Podeu entendre-ho clarament amb aquestes analogies:
Sèrie Ressonànciaés com un cor. Amb el to correcte (freqüència de ressonància), la veu de tots (les tensions entre L i C) treballa a l'uníson, produint l'efecte més fort i clar (corrent màxima), però cada cantant està fent un gran esforç individualment (voltatges locals alts).
Parallel Resonance és com una rotonda de trànsit. En hora punta (freqüència de ressonància), el flux de trànsit dins de la rotonda (el corrent en L i C) és molt gran i circula amb fluïdesa, però el flux de trànsit a la carretera principal d'entrada i sortida de la rotonda (el corrent total) és molt petit, el que fa que sembli molt clar (impedància molt alta).
A partir d'aquestes característiques completament diferents, les seves aplicacions també són completament diferents:
Sèrie Ressonàncias'utilitza en escenaris on un senyal de freqüència específic ha de passar fàcilment. Per exemple, s'utilitza en circuits de sintonització de ràdio. En ajustar el condensador per canviar la freqüència de ressonància, només quan la freqüència d'una estació de ràdio coincideix amb la freqüència de ressonància es maximitza el corrent del circuit, seleccionant i amplificant així el senyal d'aquesta estació mentre se suprimeixen altres.
La ressonància paral·lela s'utilitza en escenaris en què cal bloquejar fortament un senyal de freqüència específic. Alguns exemples inclouen filtres de banda-stop (osca) o xarxes selectives de freqüència-en oscil·ladors. En ressonància, presenta una impedància molt alta a la freqüència objectiu, evitant així que aquest senyal de freqüència passi.