Kas yra rezonansinė grandinė?

Rezonansinė grandinė, taip pat žinoma kaip LC grandinė, bako grandinė arba suderinta grandinė, yra grandinė, kuri kaupia energiją ir pakartotinai perduoda ją pirmyn ir atgal, panašiai kaip siūbuojanti švytuoklė. Energija praeina tarp induktoriaus, grandinės komponento, kuris kaupia energiją magnetiniame lauke, ir kondensatoriaus, kuris kaupia energiją elektriniame lauke. Kai abu veikia tuo pačiu dažniu, sakoma, kad grandinė yra suderinta. Tokios derinimo grandinės naudojamos derintuvuose ir stiprintuvuose.

Induktorius ir kondensatorius veikia kartu. Kondensatorius kaupia energiją įtampos pavidalu, o tada išleidžia ją srovės pavidalu. Induktorius kaupia energiją iš srovės savo magnetiniame lauke ir išleidžia energiją atgal į kondensatorių. Du grandinės komponentai perduoda savo sukauptą energiją pirmyn ir atgal, reiškinys vadinamas virpesiais. Kiek kartų per sekundę energija perduodama pirmyn ir atgal, laikomas rezonansinės grandinės dažniu.

Rezonansinė grandinė yra kaip švytuoklė. Žmogus traukia švytuoklę į vieną pusę, taip kaupdamas potencialią energiją, nes švytuoklės bobas yra aukščiau nei buvo anksčiau. Atleidus švytuoklę, potencinė energija paverčiama kinetine, judėjimo energija. Dėl kinetinės energijos švytuoklė praeina per neutralią padėtį, kad pakiltų į kitą pusę ir vėl kauptų potencialią energiją. Švytuoklė svyruoja pirmyn ir atgal, kol baigiasi energija.

Kaip ir švytuoklė, rezonansinė grandinė veikia efektyviausiai, kai ji svyruoja pageidaujamu arba rezonansiniu dažniu. Greitis, kuriuo kondensatorius ir induktorius paima ir išleidžia energiją, priklauso nuo laiko. Jei bandoma valdyti grandinę greičiau nei jos rezonansinis dažnis, nei kondensatorius, nei induktorius negalės pakankamai greitai paimti ir išleisti energijos. Grandinės rezonanso dažnis apibrėžiamas lygtimi 1, padalyta iš L x C kvadratinės šaknies. L reiškia induktyvumą Henries, o C reiškia talpą Farads.

Kaip vaikas sūpynėse, rezonansinės grandinės praranda dalį energijos, kai energija perduodama pirmyn ir atgal, todėl reikia pridėti naujos energijos, kad grandinė tęstųsi. Laidai turi atsparumą. Kondensatoriai neišskiria tiek energijos, kiek jie sugeria. Rezonansinės grandinės nuostoliai matuojami kokybės koeficientu arba Q koeficientu. Didesnis Q koeficientas rodo, kad su kiekvienu svyravimu prarandama mažiau energijos.

Q koeficientas apskaičiuojamas kaip virpesių, išeinančių iš grandinės, amplitudės arba stiprumo santykis, palyginti su tuo, kas pateko į grandinę. Didesnis Q koeficientas rodo, kad grandinės palaikymui reikia mažiau energijos ir kiekvienai įėjimui sukuriama daugiau išvesties. Kaip analogiją, ant vaiko sūpynių, tai galima palyginti su tuo, kiek nukeliauja sūpynės po tėvų pastūmimo, palyginti su tuo, kaip toli nukeliavo tėvų ranka stumiant vaiką.
Osciliatorius yra speciali grandinės rūšis, pakeičianti energiją, prarastą dėl mažesnio nei idealaus Q koeficiento. Kai vaikas siurbia sūpynes tinkamu dažniu, reguliariai papildydamas sistemą energija, kad būtų išvengta nuostolių dėl trinties ir vėjo pasipriešinimo, vaikas gali suptis neribotą laiką. Radijo imtuvas yra rezonansinė grandinė su dideliu Q koeficientu. Sukant rankenėlę keičiasi kintamo kondensatoriaus talpa. Kai rezonansinė grandinė sureguliuojama tokiu pačiu dažniu kaip ir radijo stoties siųstuvas, grandinė sukuria didelės amplitudės ir aiškią garso transliaciją.