Ein Resonanzkreis ist ein Stromkreis, der eine Induktivität, einen Kondensator und eine elektrische Energiequelle umfasst. Wenn die Komponenten eines Stromkreises in Reihe geschaltet sind, spricht man von einem ResonanzkreisSerienresonanz (auch bekannt als Resonanz mit variabler Frequenz)Schaltung. Ein Schwingkreis ist das einfachste System, in dem freie elektromagnetische Resonanz auftreten kann.
Die Resonanzfrequenz eines Stromkreises wird durch die sogenannte Thomson-Formel bestimmt:
Arbeitsprinzip
Laden Sie den Kondensator C auf die Spannung U0 auf. Die im Kondensator gespeicherte Energie ist
Wenn ein Kondensator an eine Induktivität angeschlossen wird, fließt Strom durch den Stromkreis und verursacht eine selbstinduzierte elektromotorische Kraft (EMF) in der Spule mit dem Ziel, den Strom im Stromkreis zu reduzieren. Der durch diese EMF verursachte Strom (ohne induktive Verluste) ist gleich dem Entladestrom des Kondensators im Anfangsmoment, d. h. der resultierende Strom ist Null, und in diesem (Anfangs-)Moment ist die magnetische Energie der Spule Null.
Dann erhöht sich der im Stromkreis erzeugte Strom und die Energie vom Kondensator wird auf die Spule übertragen, bis der Kondensator vollständig entladen ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die elektrische Energie des Kondensators Ec=0.. Im Gegenteil, die maximale magnetische Energie, die in der Spule konzentriert ist, ist gleich
Die Induktivität I0 der Spule L ist der Maximalwert des Stroms.
Anschließend beginnt der Kondensator zu laden, das heißt, der Kondensator wird mit Spannungen unterschiedlicher Polarität aufgeladen, bis die magnetische Energie der Spule in die elektrische Energie des Kondensators umgewandelt wird. In diesem Fall wird der Kondensator wieder auf die Spannung U0 aufgeladen, was zu Schwingungen im Stromkreis führt, deren Dauer umgekehrt proportional zum Energieverlust im Stromkreis ist.
Normalerweise wird der obige Prozess in einem Parallelresonanzkreis als Resonanzstrom bezeichnet, was bedeutet, dass der durch die Induktivität und den Kondensator fließende Strom größer ist als der durch den gesamten Stromkreis fließende Strom, und diese Ströme erhöhen sich um eine bestimmte Anzahl von Malen, was als Qualitätsfaktor bezeichnet wird. Diese hohen Ströme haben keine Phasendifferenz und können sich selbst kompensieren, sodass sie den Schleifengrenzwert nicht überschreiten. Es ist auch erwähnenswert, dass der Widerstand eines Parallelresonanzkreises bei der Resonanzfrequenz gegen Unendlich tendiert (entgegengesetzt zum Widerstand einesSerienresonanzder bei der Resonanzfrequenz gegen Null tendiert), was ihn zu einem unersetzlichen Filter macht.