Vad är en resonanskrets?
En resonanskrets, även känd som en LC-krets, tankkrets eller avstämd krets, är en krets som lagrar energi och överför den fram och tillbaka upprepade gånger, liknande en svängande pendel. Energin passerar mellan en induktor, en kretskomponent som lagrar energi i ett magnetfält och en kondensator som lagrar energi i ett elektriskt fält. När de två arbetar med samma frekvens sägs kretsen vara inställd. Sådana inställningskretsar används i tunrar och förstärkare.
Induktorn och kondensatorn arbetar tillsammans. Kondensatorn lagrar energi i form av spänning och släpper sedan den i form av ström. Induktorn lagrar energi från strömmen i sitt magnetfält och släpper sedan tillbaka energin till kondensatorn. De två kretskomponenterna passerar sin lagrade energi fram och tillbaka, ett fenomen som kallas svängning. Antalet gånger varje sekund som energin överförs fram och tillbaka betraktas som resonanskretsens frekvens.
En resonanskrets är som en pendel. En person drar pendeln åt sidan och lagrar därmed potentiell energi, eftersom pendelboben är högre än den var tidigare. När pendeln släpps förvandlas den potentiella energin till kinetisk energi, rörelsens energi. Den kinetiska energin får pendeln att passera genom det neutrala läget att stiga på andra sidan och lagrar återigen potentiell energi. Pendeln svänger fram och tillbaka tills den är slut på energi.
Liksom en pendel fungerar en resonanskrets mest effektivt när den svänger med sin föredragna eller resonansfrekvens. Den hastighet med vilken kondensator och induktor var och en tar upp och frigör energi är en funktion av tiden. Om man försöker driva kretsen snabbare än dess resonansfrekvens, kommer antingen kondensatorn eller induktorn inte att kunna ta upp och frigöra energin tillräckligt snabbt. Kretsens resonansfrekvens definieras av ekvationen 1 dividerad med kvadratroten av L x C. L representerar induktans i Henries, och C representerar kapacitans i Farads.
Liksom ett barn på gungan förlorar resonanskretsar lite energi när energin passerar fram och tillbaka, så ny energi måste läggas till för att hålla kretsen igång. Trådar har motstånd. Kondensatorer släpper inte lika mycket energi som de tar in. Förlusten i en resonanskrets mäts av kvalitetsfaktorn eller Q-faktorn. En högre Q-faktor indikerar att mindre energi går förlorad med varje svängning.
Q-faktorn beräknas som förhållandet mellan amplituden, eller styrkan, hos svängningar som kommer ut ur kretsen, jämfört med vad som gick in i kretsen. En högre Q-faktor indikerar att mindre energi behövs för att upprätthålla kretsen och mer utgång produceras för varje ingång. Som en analogi, på ett barns gunga, kan detta jämföras med hur långt gungan rör sig efter förälderns tryck, jämfört med hur långt förälderns hand reste medan du tryckte på barnet.
En oscillator är en speciell typ av krets som ersätter den förlorade energin från en mindre än idealisk Q-faktor. När ett barn pumpar en svängning med rätt frekvens och lägger till energi i systemet med regelbundna intervall för att övervinna förlusten på grund av friktion och vindmotstånd kan barnet svänga på obestämd tid. En radiomottagare är en resonanskrets med hög Q-faktor. Vridning av ratten ändrar kapacitansen för en variabel kondensator. När resonanskretsen är inställd på samma frekvens som radiostationssändaren, producerar kretsen en hög amplitud och tydlig ljudsändning.