Резонансный контур, также известный как LC-контур, контур резервуара или настроенный контур, представляет собой контур, который накапливает энергию и многократно передает ее туда и обратно, подобно качающемуся маятнику. Энергия проходит между индуктором, компонентом схемы, который накапливает энергию в магнитное поле и конденсатор, хранящий энергию в электрическом поле. Когда оба работают на одной частоте, говорят, что схема настроена. Такие схемы настройки используются в тюнерах и усилителях.
Катушка индуктивности и конденсатор работают вместе. Конденсатор накапливает энергию в виде напряжения, а затем высвобождает ее в виде тока. Индуктор накапливает энергию тока в своем магнитном поле, а затем отдает энергию обратно в конденсатор. Два компонента цепи передают накопленную энергию туда и обратно, явление, называемое колебанием. Количество раз в секунду, когда энергия передается туда и обратно, считается частотой резонансного контура.
Резонансный контур подобен маятнику. Человек тянет маятник в одну сторону, тем самым запасая потенциальную энергию, потому что маятник качается выше, чем был раньше. Когда маятник отпускают, потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию, энергию движения. Кинетическая энергия заставляет маятник пройти через нейтральное положение, чтобы подняться с другой стороны, снова накапливая потенциальную энергию. Маятник колеблется взад-вперед, пока не иссякнет энергия.
Подобно маятнику, резонансный контур работает наиболее эффективно, когда он колеблется на своей предпочтительной или резонансной частоте. Скорость, с которой конденсатор и катушка индуктивности поглощают и выделяют энергию, зависит от времени. Если кто-то попытается управлять схемой быстрее, чем ее резонансная частота, либо конденсатор, либо катушка индуктивности не смогут поглощать и выделять энергию достаточно быстро. Резонансная частота цепи определяется уравнением 1, разделенным на квадратный корень из L x C. L представляет собой индуктивность в Генри, а C представляет собой емкость в фарадах.
Подобно ребенку на качелях, резонансные контуры теряют часть энергии, когда энергия передается туда и обратно, поэтому необходимо добавлять новую энергию, чтобы контур продолжал работать. Провода имеют сопротивление. Конденсаторы не выделяют столько энергии, сколько поглощают. Потери в резонансном контуре измеряются добротностью или добротностью. Более высокая добротность указывает на то, что при каждом колебании теряется меньше энергии.
Коэффициент добротности рассчитывается как отношение амплитуды или силы колебаний, исходящих из контура, по сравнению с тем, что попало в цепь. Более высокий коэффициент добротности указывает на то, что для поддержания цепи требуется меньше энергии, и на каждый вход вырабатывается больше выходной мощности. В качестве аналогии, на детских качелях это можно сравнить с тем, как далеко перемещаются качели после толчка родителя по сравнению с тем, как далеко перемещается рука родителя, толкая ребенка.
Генератор — это особый тип схемы, которая заменяет энергию, потерянную из-за далеко не идеальной добротности. Когда ребенок качает качели с правильной частотой, добавляя энергию в систему через равные промежутки времени, чтобы компенсировать потери из-за трения и сопротивления ветра, ребенок может качаться бесконечно. Радиотюнер представляет собой резонансный контур с высокой добротностью. Поворот ручки изменяет емкость переменного конденсатора. Когда резонансный контур настроен на ту же частоту, что и передатчик радиостанции, контур производит передачу звука с высокой амплитудой и чистым звуком.
