Co je rezonanční obvod?
Rezonanční obvod, také známý jako LC obvod, tankový obvod nebo naladěný obvod, je obvod, který ukládá energii a opakovaně ji přenáší tam a zpět, podobně jako kyvné kyvadlo. Energie prochází mezi induktorem, komponentou obvodu, která ukládá energii v magnetickém poli, a kondenzátorem, který ukládá energii v elektrickém poli. Když dva pracují na stejné frekvenci, je řečeno, že obvod je vyladěn. Takové ladicí obvody se používají v tunerech a zesilovačích.
Induktor a kondenzátor spolupracují. Kondenzátor ukládá energii ve formě napětí a poté ji uvolňuje ve formě proudu. Induktor ukládá energii z proudu ve svém magnetickém poli a poté uvolňuje energii zpět do kondenzátoru. Obě složky obvodu předávají svou uloženou energii tam a zpět, což je jev nazývaný oscilace. Kolikrát každou sekundu se energie přenáší sem a tam, se považuje za frekvenci rezonančního obvodu.
Rezonanční obvod je jako kyvadlo. Člověk tahá kyvadlo na jednu stranu, a tak ukládá potenciální energii, protože bob kyvadla je vyšší než předtím. Když se kyvadlo uvolní, potenciální energie se změní na kinetickou energii, energii pohybu. Kinetická energie způsobuje, že kyvadlo prochází neutrální pozicí, aby stoupalo na druhou stranu, a znovu ukládalo potenciální energii. Kyvadlo kmitá tam a zpět, dokud nedojde energie.
Stejně jako kyvadlo, rezonanční obvod pracuje nejúčinněji, když osciluje na své preferované nebo rezonanční frekvenci. Rychlost, s jakou kondenzátor a induktor pohlcují a uvolňují energii, je funkcí času. Pokud se někdo pokusí řídit obvod rychleji, než je jeho rezonanční frekvence, kondenzátor ani induktor nebudou schopny dostatečně rychle zachytit a uvolnit energii. Rezonanční frekvence obvodu je definována rovnicí 1 dělenou druhou odmocninou L x C. L představuje indukčnost v Henries a C představuje kapacitu ve Faradech.
Stejně jako dítě na houpačce, rezonanční obvody ztrácí nějakou energii, protože energie je předávána sem a tam, takže musí být přidána nová energie, aby obvod pokračoval. Dráty mají odpor. Kondenzátory neuvolňují tolik energie, kolik zabírají. Ztráta v rezonančním obvodu se měří faktorem kvality nebo faktorem Q. Vyšší faktor Q znamená, že se při každé oscilaci ztrácí méně energie.
Faktor Q se vypočítá jako poměr amplitudy nebo síly oscilací, které vycházejí z obvodu, ve srovnání s tím, co šlo do obvodu. Vyšší faktor Q znamená, že k udržení obvodu je potřeba méně energie a pro každý vstup je produkován větší výkon. Analogicky to může být při houpačce dítěte porovnáno s tím, jak daleko houpačka putuje po tlaku rodičů, ve srovnání s tím, jak daleko ruka rodičů cestovala při tlačení dítěte.
Oscilátor je speciální druh obvodu, který nahrazuje energii ztracenou z méně než ideálního Q faktoru. Když dítě pumpuje houpačku se správnou frekvencí a do systému v pravidelných intervalech přidává energii, aby překonalo ztráty způsobené třením a odporem větru, může se dítě otáčet donekonečna. Radio tuner je rezonanční obvod s vysokým Q faktorem. Otáčením knoflíku změníte kapacitu variabilního kondenzátoru. Když je rezonanční obvod naladěn na stejnou frekvenci jako vysílač rozhlasové stanice, vytvoří obvod vysokou amplitudu a čisté zvukové vysílání.