1. Osnovni koncept i uvjet rezonancije
Bit rezonancije je da se induktivna reaktancija (Xₗ) i kapacitivna reaktancija (X꜀) u krugu međusobno poništavaju na određenoj frekvenciji, uzrokujući da se krug ponaša čisto otporno. Ova specifična frekvencija je rezonantna frekvencija (f₀). I za serijske i za paralelne krugove, izračunava se istom formulom:
f₀=1 / (2π√LC)
To znači da sve dok su vrijednosti induktora (L) i kondenzatora (C) fiksne, njihova rezonantna frekvencija je fiksna.
2. KarakteristikeRezonancija serije
A serija rezonantnakrug spaja otpornik (R), induktor (L) i kondenzator (C) kraj-do-kraja u seriju s izvorom napajanja.
1) Impedancija i struja: U trenutku rezonancije, induktivna i kapacitivna reaktancija jednake su veličine, ali suprotne faze, potpuno se međusobno poništavajući. Ukupna impedancija kruga doseže svoju minimalnu vrijednost, teoretski jednaku samo otporu R (Z=R). Prema Ohmovom zakonu (I=V / Z), kada je napon izvora konstantan, ukupna struja u krugu doseže najveću vrijednost.
2) Odnos napona: Ovo je najznačajniji fenomen serijske rezonancije. Iako se naponi na induktoru (L) i kondenzatoru (C) međusobno poništavaju, napon na svakoj pojedinačnoj komponenti nije mali. Zapravo, napon na svakoj komponenti može biti puno veći od napona izvora. Faktor pojačanja je faktor kvalitete kruga (Q vrijednost). Što je Q vrijednost veća, to je učinak pojačanja značajniji. Stoga se serijska rezonancija često naziva "naponska rezonancija". Ako je otpor strujnog kruga vrlo mali (visoka Q vrijednost), to može uzrokovati "prenapon" i oštetiti opremu u elektroenergetskim sustavima, ali u radiofrekvencijskim aplikacijama, ovo je ključni princip koji se koristi za pojačavanje slabih signala.
3) Faza: U rezonanciji, ukupna struja je u fazi s naponom izvora.
3. Karakteristike paralelne rezonancije
Paralelni rezonantni krug obično uključuje zavojnicu L (koja obično uključuje svoj inherentni parazitski otpor R) i kondenzator C međusobno paralelno spojene, a zatim spojene na izvor napajanja.
1) Impedancija i napon: Pri rezonanciji, struje u induktivnoj grani i kapacitivnoj grani gotovo su jednake po veličini, ali gotovo suprotne po fazi. To stvara veliku cirkulirajuću struju između grana L i C, a te struje kompenziraju i učinkovito "poništavaju" jedna drugu iz perspektive vanjskog izvora. Rezultat je da ukupna impedancija kruga, gledano s ulaznih stezaljki, doseže svoju maksimalnu vrijednost. Ako izvor napajanja daje konstantnu struju, tada izlazni napon u krugu doseže svoju maksimalnu vrijednost.
2) Strujni odnos: U skladu sa serijskom rezonancijom, u paralelnoj rezonanciji, cirkulirajuća struja između induktora (L) i kondenzatora (C) može biti mnogo veća od ukupne struje koja se izvlači iz izvora napajanja. Faktor pojačanja je na sličan način faktor kvalitete (Q vrijednost). Stoga se paralelna rezonancija često naziva "strujna rezonancija".
3) Faza: U rezonanciji, ukupni napon u krugu je u fazi sa strujom iz izvora.
4. Sažetak temeljnih razlika i primjena
Možete to jasno razumjeti pomoću ovih analogija:
Rezonancija serijeje kao zbor. Na ispravnoj visini (rezonantna frekvencija), svačiji glas (naponi na L i C) radi unisono, proizvodeći najglasniji i najjasniji učinak (maksimalna struja), ali svaki pjevač pojedinačno ulaže mnogo napora (visoki lokalni naponi).
Paralelna rezonancija je poput kružnog toka prometa. Tijekom špice (rezonantna frekvencija), protok prometa unutar kružnog raskrižja (struja u L i C) je vrlo velik i glatko cirkulira, ali je protok prometa na glavnoj cesti koja ulazi i izlazi iz kružnog raskrižja (ukupna struja) vrlo mali, što ga čini vrlo čistim (vrlo visoka impedancija).
Na temelju ovih potpuno različitih karakteristika, njihove primjene su također potpuno različite:
Rezonancija serijekoristi se u scenarijima u kojima signal određene frekvencije treba lako proći. Na primjer, koristi se u sklopovima za ugađanje radija. Podešavanjem kondenzatora za promjenu rezonantne frekvencije, samo kada se frekvencija radijske postaje podudara s rezonantnom frekvencijom, struja kruga se povećava, odabirući i pojačavajući signal te stanice dok potiskuje druge.
Paralelna rezonancija koristi se u scenarijima u kojima signal određene frekvencije treba biti snažno blokiran. Primjeri uključuju filtre-zaustavljanja (usjeka) ili frekvencijske-selektivne mreže u oscilatorima. U rezonanciji, predstavlja vrlo visoku impedanciju ciljnoj frekvenciji, čime se sprječava prolaz tog signala frekvencije.