O que é um circuito ressonante?

Um circuito ressonante, também conhecido como circuito LC, circuito tanque ou circuito sintonizado, é um circuito que armazena energia e a transfere para frente e para trás repetidamente, semelhante a um pêndulo oscilante. A energia passa entre um indutor, um componente do circuito que armazena energia em um campo magnético e um capacitor, que armazena energia em um campo elétrico. Quando os dois estão trabalhando na mesma frequência, diz-se que o circuito está sintonizado. Tais circuitos de sintonia são usados ​​em sintonizadores e amplificadores.

O indutor e o capacitor trabalham juntos. O capacitor armazena energia na forma de tensão e depois a libera na forma de corrente. O indutor armazena energia da corrente em seu campo magnético e depois libera a energia de volta ao capacitor. Os dois componentes do circuito passam sua energia armazenada para frente e para trás, um fenômeno chamado oscilação. O número de vezes a cada segundo que a energia é transferida é considerada a frequência do circuito ressonante.

Um circuito ressonante é como um pêndulo. Uma pessoa puxa o pêndulo para um lado, armazenando energia potencial, porque o pêndulo é mais alto do que era antes. Quando o pêndulo é liberado, a energia potencial é transformada em energia cinética, a energia do movimento. A energia cinética faz com que o pêndulo passe pela posição neutra para subir do outro lado, novamente armazenando energia potencial. O pêndulo oscila para frente e para trás até ficar sem energia.

Como um pêndulo, um circuito ressonante funciona com mais eficiência quando oscila na sua frequência preferida ou ressonante. A taxa na qual cada capacitor e indutor absorve e libera energia é uma função do tempo. Se alguém tentar dirigir o circuito mais rapidamente do que sua frequência ressonante, o capacitor ou o indutor não serão capazes de absorver e liberar a energia rápido o suficiente. A frequência de ressonância do circuito é definida pela equação 1 dividida pela raiz quadrada de L x C. L representa indutância em Henries e C representa capacitância em Farads.

Como uma criança em um balanço, os circuitos ressonantes perdem um pouco de energia à medida que a energia é transmitida para frente e para trás, portanto é necessário adicionar nova energia para manter o circuito funcionando. Os fios têm resistência. Os capacitores não liberam tanta energia quanto absorvem. A perda em um circuito ressonante é medida pelo fator de qualidade ou fator Q. Um fator Q mais alto indica que menos energia é perdida a cada oscilação.

O fator Q é calculado como a razão da amplitude, ou força, das oscilações que saem do circuito, em comparação com o que foi inserido no circuito. Um fator Q mais alto indica que menos energia é necessária para manter o circuito e mais saída é produzida para cada entrada. Como analogia, no balanço de uma criança, isso pode ser comparado à distância que o balanço percorre após o empurrão dos pais, em comparação com a distância que a mão dos pais percorreu enquanto empurrava a criança.

Um oscilador é um tipo especial de circuito que substitui a energia perdida por um fator Q abaixo do ideal. Quando uma criança bombeia um balanço na frequência correta, adicionando energia ao sistema em intervalos regulares para superar a perda devido ao atrito e à resistência do vento, ela pode girar indefinidamente. Um sintonizador de rádio é um circuito ressonante com um alto fator Q. Girar o botão altera a capacitância de um capacitor variável. Quando o circuito ressonante é sintonizado na mesma frequência que o transmissor da estação de rádio, o circuito produz uma alta amplitude e uma transmissão de áudio nítida.