Hvad er en resonanskredsløb?
Et resonanskredsløb, også kendt som et LC-kredsløb, tankkredsløb eller tunet kredsløb, er et kredsløb, der lagrer energi og overfører den frem og tilbage gentagne gange, svarende til en svingende pendul. Energien går mellem en induktor, en kredsløbskomponent, der lagrer energi i et magnetfelt, og en kondensator, der lagrer energi i et elektrisk felt. Når de to arbejder med samme frekvens, siges kredsløbet at være indstillet. Sådanne indstillingskredsløb bruges i tunere og forstærkere.
Induktoren og kondensatoren fungerer sammen. Kondensatoren lagrer energi i form af spænding og frigiver den derefter i form af strøm. Induktoren lagrer energi fra strømmen i sit magnetfelt og frigiver derefter energien tilbage til kondensatoren. De to kredsløbskomponenter passerer deres lagrede energi frem og tilbage, et fænomen kaldet svingning. Antallet af gange hvert sekund, hvor energien overføres frem og tilbage, betragtes som resonanskredsløbets frekvens.
Et resonanskredsløb er som en pendul. En person trækker pendelen til den ene side og opbevarer således potentiel energi, fordi pendelboben er højere, end den var før. Når pendelen frigøres, omdannes den potentielle energi til kinetisk energi, bevægelsesenergien. Den kinetiske energi får pendulet til at passere gennem den neutrale position for at stige på den anden side, hvilket igen gemmer potentiel energi. Pendulet svinger frem og tilbage, indtil det løber tør for energi.
Som en pendel fungerer et resonanskredsløb mest effektivt, når det svinger med sin foretrukne eller resonansfrekvens. Den hastighed, hvormed kondensator og induktor hver optager og frigiver energi er en funktion af tiden. Hvis man forsøger at køre kredsløbet hurtigere end dets resonansfrekvens, vil hverken kondensatoren eller induktoren ikke være i stand til at optage og frigive energien hurtigt nok. Kredsløbets resonansfrekvens er defineret af ligningen 1 divideret med kvadratroten af L x C. L repræsenterer induktans i Henries, og C repræsenterer kapacitans i Farads.
Som et barn på sving mister resonanskredsløb en del energi, når energien føres frem og tilbage, så der skal tilføjes ny energi for at holde kredsløbet i gang. Ledninger har modstand. Kondensatorer frigiver ikke så meget energi, som de optager. Tabet i et resonanskredsløb måles med kvalitetsfaktoren eller Q-faktoren. En højere Q-faktor indikerer, at mindre energi går tabt ved hver svingning.
Q-faktoren beregnes som forholdet mellem amplituden eller styrken af svingninger, der kommer ud af kredsløbet, sammenlignet med hvad der gik ind i kredsløbet. En højere Q-faktor indikerer, at der er behov for mindre energi til at opretholde kredsløbet, og der produceres mere output for hver input. Som en analogi på et barns gynge kan dette sammenlignes med, hvor langt svingen bevæger sig efter forældres skubbe, sammenlignet med hvor langt forældrenes hånd rejste, mens du skubber barnet.
En oscillator er en speciel form for kredsløb, der erstatter den energi, der går tabt fra en mindre end ideel Q-faktor. Når et barn pumper en sving med den rigtige frekvens og tilføjer energi til systemet med regelmæssige intervaller for at overvinde tabet på grund af friktion og vindmodstand, kan barnet svinge på ubestemt tid. En radiotuner er et resonanskredsløb med en høj Q-faktor. Drejning af drejeknappen ændrer kapaciteten for en variabel kondensator. Når resonanskredsløbet er indstillet til den samme frekvens som radiostationssenderen, producerer kredsløbet en høj amplitude og klar lydudsendelse.