Hva er en resonanskrets?
En resonanskrets, også kjent som en LC-krets, tankkrets eller innstilt krets, er en krets som lagrer energi og overfører den gjentatte ganger frem og tilbake, ligner en svingende pendel. Energien går mellom en induktor, en kretskomponent som lagrer energi i et magnetfelt, og en kondensator, som lagrer energi i et elektrisk felt. Når de to jobber med samme frekvens, sies kretsen å være innstilt. Slike tuningkretser brukes i tunere og forsterkere.
Induktoren og kondensatoren fungerer sammen. Kondensatoren lagrer energi i form av spenning og slipper den deretter i form av strøm. Induktoren lagrer energi fra strømmen i magnetfeltet og frigjør deretter energien tilbake til kondensatoren. De to kretskomponentene fører deres lagrede energi frem og tilbake, et fenomen som kalles svingning. Antallet ganger hvert sekund som energien overføres frem og tilbake, regnes som resonanskretsens frekvens.
En resonanskrets er som en pendel. En person drar pendelen til den ene siden og lagrer dermed potensiell energi, fordi pendelboben er høyere enn den var før. Når pendelen frigjøres, blir den potensielle energien omgjort til kinetisk energi, bevegelsesenergien. Den kinetiske energien får pendelen til å passere gjennom den nøytrale stillingen å stige på den andre siden, og lagrer igjen potensiell energi. Pendelen svinger fram og tilbake til den går tom for energi.
Som en pendel fungerer en resonanskrets mest effektivt når den svinger med sin foretrukne eller resonante frekvens. Hastigheten som kondensator og induktor hver tar opp og frigjør energi er en funksjon av tiden. Hvis man prøver å drive kretsløpet raskere enn resonansfrekvensen, vil verken kondensatoren eller induktoren ikke være i stand til å ta opp og frigjøre energien raskt nok. Kretsens resonansfrekvens er definert av ligningen 1 dividert med kvadratroten til L x C. L representerer induktans i Henries, og C representerer kapasitans i Farads.
Som et barn på sving mister resonanskretser litt energi når energien føres frem og tilbake, så det må tilføres ny energi for å holde kretsløpet i gang. Ledninger har motstand. Kondensatorer slipper ikke så mye energi som de tar inn. Tapet i en resonanskrets måles med kvalitetsfaktoren eller Q-faktoren. En høyere Q-faktor indikerer at mindre energi går tapt med hver svingning.
Q-faktoren beregnes som forholdet mellom amplituden, eller styrken, av svingninger som kommer ut av kretsen, sammenlignet med det som gikk inn i kretsen. En høyere Q-faktor indikerer at det trengs mindre energi for å opprettholde kretsen og mer effekt produseres for hver inngang. Som en analogi, på barnets sving, kan dette sammenlignes med hvor langt svingen beveger seg etter foreldrenes dytting, sammenlignet med hvor langt foreldrenes hånd reiste mens hun dyttet barnet.
En oscillator er en spesiell type krets som erstatter energien som går tapt fra en mindre enn ideell Q-faktor. Når et barn pumper en sving med riktig frekvens og legger energi til systemet med jevne mellomrom for å overvinne tapet på grunn av friksjon og vindmotstand, kan barnet svinge på ubestemt tid. En radiotuner er en resonanskrets med høy Q-faktor. Ved å vri på knappen endres kapasitansen til en variabel kondensator. Når resonanskretsen er innstilt på samme frekvens som radiostasjonssenderen, produserer kretsen en høy amplitude og tydelig lydutsending.