Qu'est-ce qu'un circuit de résonance?
Un circuit résonant, également appelé circuit LC, circuit de réservoir ou circuit accordé, est un circuit qui stocke l’énergie et la transfère à plusieurs reprises, comme un pendule oscillant. L'énergie passe entre une inductance, un composant de circuit qui stocke de l'énergie dans un champ magnétique et un condensateur, qui stocke de l'énergie dans un champ électrique. Lorsque les deux fonctionnent à la même fréquence, le circuit est dit syntonisé. De tels circuits d'accord sont utilisés dans les tuners et les amplificateurs.
L'inducteur et le condensateur fonctionnent ensemble. Le condensateur stocke l’énergie sous forme de tension, puis la libère sous forme de courant. L'inductance stocke l'énergie du courant dans son champ magnétique, puis la restitue dans le condensateur. Les deux composants du circuit font circuler leur énergie stockée dans les deux sens, un phénomène appelé oscillation. Le nombre de fois par seconde que l'énergie est transférée est considéré comme la fréquence du circuit résonant.
Un circuit résonnant ressemble à un pendule. Une personne tire le pendule d'un côté, accumulant ainsi de l'énergie potentielle, car le pendule est plus haut qu'auparavant. Lorsque le pendule est relâché, l’énergie potentielle est transformée en énergie cinétique, l’énergie du mouvement. L'énergie cinétique fait passer le pendule par la position neutre de l'autre côté, stockant à nouveau l'énergie potentielle. Le pendule oscille d'avant en arrière jusqu'à épuisement de son énergie.
A la manière d'un pendule, un circuit résonant fonctionne plus efficacement lorsqu'il oscille à sa fréquence préférée ou résonante. La vitesse à laquelle le condensateur et l'inducteur absorbent et libèrent de l'énergie est fonction du temps. Si l’on essaie de piloter le circuit plus rapidement que sa fréquence de résonance, le condensateur ou l’inductance ne pourra pas absorber et libérer l’énergie suffisamment rapidement. La fréquence de résonance du circuit est définie par l'équation 1 divisée par la racine carrée de L x C. L représente l'inductance dans Henries et C représente la capacité dans Farads.
Comme un enfant sur une balançoire, les circuits résonnants perdent de l'énergie à mesure que l'énergie est transmise, il faut donc ajouter de l'énergie pour maintenir le circuit en marche. Les fils ont de la résistance. Les condensateurs ne libèrent pas autant d'énergie qu'ils en absorbent. La perte dans un circuit résonant est mesurée par le facteur de qualité, ou facteur Q. Un facteur Q plus élevé indique que moins d'énergie est perdue à chaque oscillation.
Le facteur Q est calculé comme le rapport de l'amplitude, ou force, des oscillations qui sortent du circuit, par rapport à ce qui est entré dans le circuit. Un facteur Q plus élevé indique qu'il faut moins d'énergie pour entretenir le circuit et que plus de sorties sont produites pour chaque entrée. Par analogie, sur le swing d'un enfant, cela peut être comparé à la distance parcourue par le swing après la poussée du parent, à la distance parcourue par la main du parent pour pousser l'enfant.
Un oscillateur est un type de circuit spécial qui remplace l’énergie perdue d’un facteur Q moins qu'idéal. Lorsqu'un enfant pompe une balançoire à la fréquence correcte, en ajoutant de l'énergie au système à intervalles réguliers pour surmonter la perte due au frottement et à la résistance du vent, l'enfant peut basculer indéfiniment. Un tuner radio est un circuit résonnant avec un facteur Q élevé. Tourner le bouton modifie la capacité d'un condensateur variable. Lorsque le circuit résonant est accordé sur la même fréquence que l'émetteur de la station de radio, le circuit produit une diffusion audio de grande amplitude et claire.