Что такое резонансная схема?

Резонансный контур, также известный как LC-контур, бак-контур или настроенный контур, представляет собой схему, которая накапливает энергию и передает ее взад и вперед многократно, подобно качающемуся маятнику. Энергия проходит между индуктором, компонентом схемы, который накапливает энергию в магнитном поле, и конденсатором, который накапливает энергию в электрическом поле. Когда они работают на одной частоте, говорят, что схема настроена. Такие схемы настройки используются в тюнерах и усилителях.

Индуктор и конденсатор работают вместе. Конденсатор накапливает энергию в форме напряжения, а затем высвобождает ее в форме тока. Индуктор накапливает энергию от тока в своем магнитном поле и затем высвобождает энергию обратно в конденсатор. Два компонента схемы передают свою накопленную энергию назад и вперед, явление, называемое колебанием. Количество раз в секунду, когда энергия передается взад и вперед, считается частотой резонансного контура.

Резонансный контур похож на маятник. Человек тянет маятник в одну сторону, тем самым накапливая потенциальную энергию, потому что маятник качается выше, чем был раньше. Когда маятник освобождается, потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию, энергию движения. Кинетическая энергия заставляет маятник проходить через нейтральное положение, поднимаясь с другой стороны, снова накапливая потенциальную энергию. Маятник колеблется взад-вперед, пока не иссякнет энергия.

Подобно маятнику, резонансный контур работает наиболее эффективно, когда он колеблется на своей предпочтительной или резонансной частоте. Скорость, с которой конденсатор и катушка индуктивности принимают и выделяют энергию, является функцией времени. Если кто-то попытается управлять схемой быстрее, чем ее резонансная частота, конденсатор или катушка индуктивности не сможет достаточно быстро захватить и высвободить энергию. Резонансная частота цепи определяется уравнением 1, деленным на квадратный корень из L x C. L представляет индуктивность в Генри, а C представляет емкость в Фарадах.

Подобно ребенку, находящемуся на качелях, резонансные контуры теряют некоторую энергию по мере того, как энергия передается взад и вперед, поэтому для поддержания контура необходимо добавить новую энергию. Провода имеют сопротивление. Конденсаторы не выделяют столько энергии, сколько потребляют. Потери в резонансной цепи измеряются добротностью или добротностью. Более высокий добротность указывает на то, что с каждым колебанием теряется меньше энергии.

Коэффициент Q рассчитывается как отношение амплитуды или силы колебаний, которые выходят из цепи, по сравнению с тем, что вошло в цепь. Более высокий добротность означает, что для поддержания схемы требуется меньше энергии, и для каждого входа вырабатывается больше выходной мощности. В качестве аналогии на качелях ребенка это можно сравнить с тем, как далеко качели проходят после толчка родителя, по сравнению с тем, как далеко зашла рука родителя при толкании ребенка.

Генератор - это особая схема, которая заменяет энергию, потерянную из-за неидеального добротности. Когда ребенок качает качели с правильной частотой, регулярно добавляя энергию в систему, чтобы преодолеть потери из-за трения и сопротивления ветра, ребенок может качаться бесконечно. Радиотюнер - это резонансный контур с высоким добротностью. Поворот ручки меняет емкость переменного конденсатора. Когда резонансный контур настроен на ту же частоту, что и передатчик радиостанции, схема производит широкую амплитудную и четкую трансляцию звука.