Резонансный контур — это контур, включающий в себя катушку индуктивности, конденсатор и источник электрической энергии. Когда компоненты цепи соединены последовательно, резонансный контур называетсяпоследовательный резонанс (также известный как резонанс переменной частоты)схема. Резонансный контур — простейшая система, в которой может возникнуть свободный электромагнитный резонанс.
Резонансная частота контура определяется так-так называемой формулой Томсона:
принцип работы
Зарядите конденсатор С до напряжения U0. Энергия, запасенная в конденсаторе, равна
Когда конденсатор подключен к катушке индуктивности, ток будет течь через цепь, вызывая в катушке самоиндуцируемую электродвижущую силу (ЭДС) с целью уменьшения тока в цепи. Ток, вызванный этой ЭДС (при отсутствии индуктивных потерь), будет равен току разряда конденсатора в начальный момент, то есть результирующий ток будет равен нулю, и в этот (начальный) момент магнитная энергия катушки будет равна нулю.
Тогда ток, образующийся в цепи, увеличится, и энергия от конденсатора будет передаваться в катушку до тех пор, пока конденсатор не разрядится полностью, после чего электрическая энергия конденсатора Ec=0. Напротив, максимальная магнитная энергия, сосредоточенная в катушке, равна
Индуктивность I0 катушки L представляет собой максимальное значение тока.
После этого конденсатор начнет заряжаться, то есть конденсатор будет заряжаться напряжениями разной полярности до тех пор, пока магнитная энергия катушки не преобразуется в электрическую энергию конденсатора. В этом случае конденсатор снова зарядится до напряжения U0, в результате чего в цепи возникнут колебания, длительность которых будет обратно пропорциональна потерям энергии в цепи.
Обычно описанный выше процесс в параллельном резонансном контуре называют резонансным током, что означает, что ток, протекающий через дроссель и конденсатор, превышает ток, протекающий через всю цепь, и эти токи увеличатся в определенное количество раз, что называется добротностью. Эти большие токи не имеют разности фаз и могут самокомпенсироваться, поэтому они не превысят предел контура. Также стоит отметить, что сопротивление параллельного резонансного контура стремится к бесконечности на резонансной частоте (в отличие от сопротивленияпоследовательный резонансныйконтур, стремящийся к нулю на резонансной частоте), что делает его незаменимым фильтром.