Resonanz ist ein Phänomen, das in elektrischen Schaltungen auftritt, die aus Kondensatoren und Induktoren bestehen. Resonanz tritt auf, wenn die kapazitive Impedanz der Schaltung gleich der induktiven Impedanz ist. Abhängig von der Anordnung der Kondensatoren, Induktoren und Widerstände variieren die Bedingungen zum Erreichen einer Resonanz zwischen verschiedenen Arten von Schaltungen. Serienresonanz bezieht sich auf die Resonanz, die in Schaltkreisen auftritt, in denen Kondensatoren und Induktivitäten in Reihe geschaltet sind Parallelresonanz bezieht sich auf die Resonanz, die in Schaltkreisen auftritt, in denen die Kondensatoren und Induktoren parallel geschaltet sind. Das Hauptunterschied zwischen Serien- und Parallelresonanz ist das Serienresonanz tritt auf, wenn die Anordnung der Komponenten die minimale Impedanz erzeugt, wohingegen Parallelresonanz tritt auf, wenn die Anordnung der Komponenten die größte Impedanz erzeugt.
In unserem vorherigen Artikel haben wir uns einen Serien-RLC-Schaltkreis mit dem Unterschied zwischen Impedanz und Widerstand angesehen. Dort hatten wir die folgende Schaltung analysiert:
Ein Wechselstromkreis, der einen Widerstand, einen Kondensator und eine Induktivität enthält
Zusammenfassend hat der Kondensator eine kapazitive Reaktanz () Gegeben durch . Der Induktor hat eine induktive Reaktanz () gegeben durch . Wir haben gesehen, dass die Größe der Gesamtimpedanz durch angegeben werden kann .
Die jetzige durch die Schaltung ist gegeben durch . Wenn wir das ändern Frequenz von dem Wechselstrom können wir beide ändern und . Wenn sich diese Werte ändern, ändert sich auch die Gesamtimpedanz der Schaltung. Dies würde bedeuten, dass sich auch die Größe des Stroms durch die Schaltung ändern würde. Wenn wir uns die Gleichung für die Impedanz anschauen, können wir dies wann sehen , Die Impedanz ist minimal (). Bei diesem Wert wäre daher der Strom durch die Schaltung maximal. Die folgende Grafik zeigt, wie sich der Strom durch die Schaltung ändert, wenn wir die Frequenz des Wechselstroms ändern.
Ein Diagramm von Strom gegen Frequenz für einen Serien-RLC-Schwingkreis
Bei der Resonanzfrequenz, . Das bedeutet, dass . Wir können dies lösen, um die Resonanzfrequenz zu zeigen ist gegeben durch:
Parallele Resonanz tritt in Schaltungen auf, in denen Induktivitäten und Kondensatoren parallel geschaltet sind (siehe unten):
Eine parallele RLC-Schaltung
Da sich Impedanzen in Parallelschaltungen nicht auf dieselbe Weise summieren wie in Serienschaltungen, wird dies als Menge bezeichnet Zulassung () wird verwendet, um Parallelresonanzkreise zu beschreiben. Admittanz ist einfach der Kehrwert der Impedanz:
Das Leitfähigkeit () wird durch den Kehrwert des Widerstandes gegeben:
Für Parallelschaltungen, Empfänglichkeit ist die Menge, die der Reaktanz in Serienschaltungen entspricht. Kapazitive Suszeptanz () ist gegeben durch . Induktive Suszeptanz () ist gegeben durch . Die Zulassung kann mit diesen Mengen ausgedrückt werden:
Bei parallelen RLC-Schaltungen tritt Resonanz auf, wenn . Hier, und Lösen nach der Resonanzfrequenz wir finden das wieder:
Der Strom über eine parallele RLC-Schaltung würde a Minimum Wert, wenn es in Resonanz ist. Dies liegt daran, dass die Impedanz der Schaltung zu diesem Zeitpunkt den maximalen Wert hat.
Bei der Resonanzfrequenz a Serie RLC-Schaltung hat die minimale Impedanz, während a Parallele RLC-Schaltung hat maximale Impedanz.
Bei der Resonanzfrequenz a Serie RLC-Schaltung hat den maximalen Strom, während a Parallele RLC-Schaltung hat minimale Impedanz.