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En circuitos que contienen capacitores e inductores, si los capacitores e inductores se conectan en paralelo, puede ocurrir en un corto período de tiempo: el voltaje del capacitor aumenta gradualmente mientras que la corriente disminuye gradualmente; Al mismo tiempo, la corriente del inductor aumenta gradualmente, mientras que el voltaje del inductor disminuye gradualmente. Y en otro período de tiempo muy corto: el voltaje del capacitor disminuye gradualmente, mientras que la corriente aumenta gradualmente; Al mismo tiempo, la corriente del inductor disminuye gradualmente, mientras que el voltaje del inductor aumenta gradualmente. El aumento de voltaje puede alcanzar un valor máximo positivo y la disminución de voltaje también puede alcanzar un valor máximo negativo. De manera similar, la dirección de la corriente también cambiará en direcciones positiva y negativa durante este proceso, lo que se denomina oscilación eléctrica en el circuito.
Se conectan un capacitor y un inductor en serie, el capacitor se descarga, el inductor comienza a tener una corriente de retroceso inversa y el inductor se carga; Cuando el voltaje del inductor alcanza su máximo, el capacitor se descarga completamente y luego el inductor comienza a descargarse y el capacitor comienza a cargarse. Esta operación recíproca se llama resonancia. Durante este proceso, el inductor genera ondas electromagnéticas debido a la carga y descarga continua.
El fenómeno de oscilación del circuito puede desaparecer gradualmente o permanecer sin cambios. Cuando la oscilación persiste, la llamamos oscilación de igual amplitud, también conocida como resonancia.
Al estudiar varios circuitos resonantes, a menudo está involucrado el valor del factor de calidad Q del circuito. Entonces, ¿cuál es el valor Q? A continuación proporcionaremos una discusión detallada.
El tiempo durante el cual el voltaje de un capacitor o inductor cambia en un ciclo se llama período de resonancia, y el recíproco del período de resonancia se llama frecuencia de resonancia. La llamada-frecuencia de resonancia se define de esta manera. Está relacionado con los parámetros del condensador C y el inductor L, a saber: f=1/√ LC.
Figura 1 Figura 2
1 es unserie resonantecircuito compuesto por un capacitor C, un inductor L y una resistencia de fuga del capacitor y una resistencia de línea del inductor R. La impedancia compleja Z de este circuito es la suma de las impedancias complejas de tres componentes.
Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC) ⑴
La resistencia R en la ecuación anterior es la parte real del número complejo y la diferencia entre la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva es la parte imaginaria del número complejo. A la parte imaginaria la llamamos reactancia, representada por X, y ω es la frecuencia angular de la señal aplicada.
Cuando X=0, el circuito está en un estado resonante, donde la reactancia inductiva y capacitiva se cancelan entre sí, es decir, la parte imaginaria en la ecuación ⑴ es cero, lo que da como resultado la impedancia mínima en el circuito. Por lo tanto, la corriente está en su máximo y el circuito ahora es un circuito de carga puramente resistivo, donde el voltaje y la corriente en el circuito están en fase. Cuando un circuito resuena, su capacitancia es igual a su inductancia, por lo que el voltaje efectivo entre el capacitor y el inductor debe ser igual. El voltaje efectivo a través del capacitor es UC=I * 1/ω C=U/ω CR=QU, y el factor de calidad es Q=1/ω CR. Aquí, I es la corriente total del circuito.
El valor efectivo del voltaje en el inductor UL=ω LI=ω L * U/R=QU
Factor de calidad Q=ω L/R Porque UC=UL, Q=1/ω CR=ω L/R
La relación entre el voltaje en el capacitor y el voltaje de la señal aplicada U UC/U=(I * 1/ω C)/RI=1/ω CR=Q
La relación entre el voltaje en el inductor y el voltaje de la señal aplicada U UL/U=ω LI/RI=ω L/R=Q
Del análisis anterior se puede ver que cuanto mayor sea el factor de calidad del circuito, mayor será el voltaje en el inductor o capacitor en comparación con el voltaje aplicado.