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Circuito risonante in serie
In un circuito CA con componenti resistore R, induttore L e condensatore C, la tensione su entrambe le estremità del circuito è generalmente diversa in fase dalla corrente al suo interno. Se i parametri o la frequenza di alimentazione dei componenti del circuito (L o C) vengono regolati, è possibile farli avere la stessa fase e l'intero circuito apparirà puramente resistivo. Quando un circuito raggiunge questo stato, si chiama risonanza. Nello stato risonante, l'impedenza totale del circuito raggiunge o si avvicina al suo valore massimo. Esistono due tipi di collegamenti del circuito:risonanza in seriee risonanza parallela. La scienza e la tecnologia applicata dovrebbero sfruttare appieno le caratteristiche della risonanza prevenendo allo stesso tempo i danni che potrebbe causare.
Caratteristiche del circuito risonante in serie:
UN. L'impedenza del circuito Z è la resistenza più piccola e pura e Z=R
B. La corrente I nel circuito raggiunge il suo valore massimo ed è uguale alla tensione di alimentazione
La corrente che si verifica quando un circuito subisce una risonanza in serie è chiamata corrente di risonanza, rappresentata da Io. Quando la tensione di alimentazione è costante:
È possibile determinare se si è verificata una risonanza in serie in base al fatto che la corrente del circuito in serie RLC abbia raggiunto il suo massimo.
C. La tensione su L e C è uguale in grandezza, opposta in direzione e si annulla a vicenda
Pertanto, la risonanza in serie, nota anche come risonanza di tensione, ha un'impedenza equivalente pari a 0 su entrambe le estremità dell'induttore e del condensatore durante la risonanza, il che equivale a un cortocircuito.
D. La tensione sul resistore è uguale alla tensione di alimentazione e raggiunge il suo valore massimo.
e. Energia
Potenza attiva: la potenza generata dalla fonte di alimentazione e la potenza consumata dalla resistenza del circuito, con la potenza massima
Potenza reattiva: Durante la risonanza, il circuito non assorbe potenza reattiva dall'esterno. Ma c'è uno scambio periodico di energia del campo magnetico ed energia del campo elettrico tra l'induttanza e la capacità all'interno del circuito.
Simulazione di circuito risonante in serie
In un circuito in serie composto da resistori, induttori e condensatori, quando la reattanza capacitiva XC è uguale alla reattanza induttiva XL, ovvero XC=XL, la fase della tensione U e della corrente I nel circuito sono le stesse e il circuito presenta un comportamento puramente resistivo. Questo fenomeno è chiamato risonanza in serie. Quando si verifica una risonanza in serie in un circuito, l'impedenza del circuito Z=√ R ^ 2+(XC-XL) ^ 2=R, l'impedenza totale nel circuito è ridotta al minimo e la corrente raggiungerà il suo valore massimo.
1. Crea un circuito risonante in serie. Seleziona una sorgente di tensione, un resistore, un condensatore e un induttore dalla libreria dei componenti per formare un circuito risonante in serie. Scegliere il misuratore della caratteristica di frequenza XBP1 e collegare il terminale di ingresso all'alimentazione e il terminale di uscita al carico.
2. Caratteristiche di frequenza di fase di un circuito risonante in serie: fare clic sul pulsante Fase nel gruppo di opzioni Modalità per ottenere le caratteristiche di frequenza di fase del circuito.
3. Dalle caratteristiche della frequenza di fase del circuito risonante in serie, si può vedere che il circuito è diviso per la frequenza di risonanza f0. Quando la frequenza del segnale è inferiore a f0, la fase precede; Quando la frequenza del segnale è superiore a f0, c'è un ritardo di fase. Perché quando la frequenza del segnale è inferiore a f0, l'intero circuito è capacitivo e la fase di corrente (fase di tensione sul resistore di carico) guida la fase di tensione (alimentazione esterna); Quando la frequenza del segnale è superiore a f0, l'intero circuito diventa induttivo e la fase di corrente (fase di tensione sul resistore di carico) resta indietro rispetto alla fase di tensione (alimentazione esterna). I risultati della simulazione sono coerenti con l’analisi teorica.
4. La relazione tra il valore del fattore di qualità Q di un circuito risonante in serie e la selettività del circuito: mantenendo costante la frequenza di risonanza in serie, cioè L e C, modificando i parametri dei componenti è possibile modificare il valore del fattore di qualità Q del circuito. Nel circuito, R=1 k Ω, L=1 H,C=1 μF, Se Q=[1RLC=1,] e la capacità C1=1 μ F, l'induttanza L1=1 H e la resistenza R1=100 Ω sono selezionati, allora Q=[1RLC=10,]. Per i circuiti risonanti della serie RLC, valori Q diversi corrispondono a curve caratteristiche di frequenza di ampiezza diversa. Maggiore è il valore Q, più netta sarà la curva caratteristica di ampiezza-frequenza corrispondente e migliore sarà la selettività del circuito. Se un circuito di selezione in serie viene utilizzato come circuito di rilevamento radio, la sua sensibilità è maggiore e la sua capacità anti-interferenza è inferiore; Quanto più piccolo è il valore Q, tanto più smussata è la corrispondente curva caratteristica di ampiezza-frequenza e si deteriora la selettività del circuito. Se utilizzato come circuito di rilevamento radio, la sua sensibilità diminuisce, ma la sua capacità anti-interferenza sarà migliorata. Pertanto, il valore Q del circuito risonante in serie deve essere selezionato in base alla situazione applicativa specifica.