9.9 : Resposta de Frequência

A ressonância em série ocorre em um circuito contendo elementos indutivos (L), capacitivos (C) e resistivos (R) conectados sequencialmente. Na frequência de ressonância, as reatâncias indutiva e capacitiva são iguais em magnitude, mas opostas em sinal, cancelando-se efetivamente. Isso faz com que a impedância do circuito seja mínima, determinada principalmente pela resistência R. A frequência de ressonância de um circuito RLC é definida como:

A dissipação de potência no resistor é proporcional ao quadrado da corrente. Isto mostra que a dissipação de potência também é máxima quando a corrente é máxima numa condição de ressonância. Esta potência máxima é dada por:

onde I_max é a corrente máxima na ressonância.

A largura de banda de um circuito é definida como a faixa de frequência na qual a potência dissipada diminui para metade do seu valor máximo. Isto ocorre nas frequências de meia potência, onde a corrente reduz para cerca de 70,7% do seu nível máximo. A largura de banda é calculada como a diferença entre as frequências de meia potência mais altas e mais baixas.

Na ressonância, a potência reativa não se dissipa, mas oscila entre o indutor e o capacitor, enquanto a potência resistiva é dissipada no resistor. O fator de qualidade refere-se à energia máxima armazenada no circuito versus a energia dissipada por ciclo. Na aplicação, um transmissor de rádio com um fator Q mais alto para seu filtro RLC pode isolar melhor um sinal desejado do ruído de frequência próximo. A desvantagem é a largura de banda: um Q mais alto reduz a largura de banda, o que poderia limitar a aplicabilidade do filtro em sistemas que exigem uma faixa de frequência mais abrangente.

Um circuito de ressonância da série RLC exemplifica a engenharia de precisão na transmissão de rádio, funcionando como um filtro passa-faixa eficaz. Este circuito é projetado com precisão para permitir um pico na magnitude da corrente na frequência de ressonância, permitindo transmissão e recepção seletiva de frequência.