9.8 : Резонанс напряжений (последовательный резонанс)

Сопротивление цепи RLC определяется как отношение напряжения питания к току цепи. Резонанс в такой схеме возникает, когда мнимая часть этого сопротивления равна нулю. Это особое условие означает, что индуктивное реактивное сопротивление точно равно емкостному реактивному сопротивлению. Частота, на которой это происходит, называется резонансной частотой. Математически резонансная частота обратно пропорциональна квадратному корню из произведения индуктивности (L) и емкости (C).

На этой резонансной частоте последовательное соединение катушки индуктивности и конденсатора ведет себя как короткое замыкание. Следовательно, схема действует чисто резистивно, то есть сопротивление минимально, и схема пропускает максимальный ток. Это также приводит к тому, что напряжение и ток совпадают по фазе, достигая коэффициента мощности, равного единице.

Когда достигается резонанс, импеданс достигает минимальной величины, обеспечивая максимальный ток через цепь. Кроме того, при резонансе напряжение на катушке индуктивности и конденсаторе может значительно превышать напряжение источника из-за добротности схемы, которая указывает на эффективность схемы на ее резонансной частоте. Это явление имеет решающее значение в таких приложениях, как радиотюнеры и фильтры, где необходимо повысить мощность сигнала для выбранной частоты.

Последовательный резонансный контур характеризуется резонансной частотой, при которой контур демонстрирует чисто резистивное поведение при максимальном токе. В условиях резонанса индуктивный и емкостной реактивный ток увеличивается во много раз по сравнению со своим стандартным значением. Тем не менее, этот эффект не наблюдается, поскольку индуктивное и емкостное реактивное сопротивление компенсируют эффекты друг друга. Резонансная частота имеет решающее значение в различных приложениях, включая схемы настройки радиопередатчиков и приемников, где важна возможность выбора или отклонения определенных частот.