Rezonancia

Elektrická rezonancia v elektrickomoscilačnom obvode vzniká, pokiaľ je frekvencia budiacich kmitov zhodná s vlastnou frekvenciou oscilátora. Amplitúda nútených kmitov dosahuje najväčšiu výchylku v okamihu, keď frekvencia nútených kmitov dosiahne vlastnú frekvenciu oscilátora – táto frekvencia sa nazýva rezonančná frekvencia. Pri rezonančnej frekvencii nastane rezonancia oscilátora pričom amplitúda nútených kmitov je väčšia, ako by zodpovedalo amplitúde sily, príp. napätia, ktoré kmitanie spôsobilo. Rezonanciu môžeme považovať za vzájomné pôsobenie dvoch oscilátorov. Jeden je zdrojom núteného kmitania (oscilátor) a druhý sa pôsobením zdroja nútene rozkmitá (rezonátor).

V elektrickom obvode môže dôjsť k rezonancii len vtedy , ak sa v ňom súčasne vyskytujú prvky akumulujúce elektrickú a magnetickú energiu , teda kapacitory a induktory.

Prvky rezonančného obvodu

Cievka

Keď je zapojená v AC (striedavom) obvode, prejavuje sa hlavne indukčnosť cievky. Indukčnosť je závislá na počte závitov cievky (n), na druhu jadra cievky atď. Čím viac závitov pri jednej a tej istej frekvencii cievka má tým je väčšia indukčnosť cievky (L). Zároveň však rastie aj ohmický odpor pre prechod nosičov náboja.

Kondenzátor

Kondenzátor sa v jednosmernom obvode prejavuje ako akumulátor po odpojení zo zdroja. Kondenzátor sa nabije a má opačnú polaritu ako zdroj. Premieňa sa tu elektrická energia na elektrostatickú energiu. Keď je kondenzátor zapojený v striedavom obvode, jeho odpor klesá s narastajúcou frekvenciou.

Ak v obvode rastie frekvencia, tak XL rastie a Xc klesá. Ale pri určitej frekvencii – rezonančnej frekvencii f0 sa XL = Xc. Vtedy napätia na reaktanciách pôsobia proti sebe a výsledná reaktancia dosiahne nulovú hodnotu. Obvod sa správa tak, ako by v ňom bol zapojený len činný odpor R a zostáva v ňom jediné napätie na odpore U_r. Už sme povedali, že táto situácia nastane len v stave rezonancie. Rezonančné stavy označujeme s indexom 0. Odvodenie rezonančnej frekvencie: XL₀= Xc₀