1. Concept de base et condition de résonance
L'essence de la résonance est que la réactance inductive (Xₗ) et la réactance capacitive (X꜀) dans un circuit s'annulent à une fréquence spécifique, provoquant un comportement purement résistif du circuit. Cette fréquence spécifique est la fréquence de résonance (f₀). Pour les circuits série et parallèle, il est calculé selon la même formule :
f₀=1 / (2π√LC)
Cela signifie que tant que les valeurs de l'inductance (L) et du condensateur (C) sont fixes, leur fréquence de résonance est fixe.
2. Caractéristiques deRésonance de la série
A série résonanteLe circuit connecte une résistance (R), une inductance (L) et un condensateur (C) d'extrémité-à-en série avec une source d'alimentation.
1) Impédance et courant : au moment de la résonance, les réactances inductives et capacitives sont égales en amplitude mais opposées en phase, s'annulant complètement. L'impédance totale du circuit atteint sa valeur minimale, théoriquement égale à la seule résistance R (Z=R). Selon la loi d'Ohm (I=V/Z), lorsque la tension source est constante, le courant total dans le circuit atteint sa valeur maximale.
2) Relation de tension : C’est le phénomène le plus remarquable de résonance série. Bien que les tensions aux bornes de l'inductance (L) et du condensateur (C) s'annulent, la tension aux bornes de chaque composant individuel n'est pas faible. En fait, la tension aux bornes de chaque composant peut être bien supérieure à la tension source. Le facteur d'amplification est le facteur de qualité du circuit (valeur Q). Plus la valeur Q est élevée, plus l’effet d’amplification est important. Par conséquent, la résonance série est souvent appelée « résonance de tension ». Si la résistance du circuit est très faible (valeur Q élevée), elle peut provoquer une « surtension » et endommager les équipements des systèmes électriques, mais dans les applications radiofréquences, c'est le principe clé utilisé pour amplifier les signaux faibles.
3)Phase : À la résonance, le courant total est en phase avec la tension source.
3. Caractéristiques de la résonance parallèle
Un circuit résonant parallèle implique généralement une inductance L (qui comprend généralement sa résistance parasite inhérente R) et un condensateur C connectés en parallèle l'un avec l'autre, puis connectés à la source d'alimentation.
1) Impédance et tension : à la résonance, les courants dans la branche inductive et la branche capacitive sont presque égaux en amplitude mais presque opposés en phase. Cela crée un courant de circulation important entre les branches L et C, et ces courants se compensent et s'annulent efficacement du point de vue de la source externe. Le résultat est que l'impédance totale du circuit, vue depuis les bornes d'entrée, atteint sa valeur maximale. Si la source d'alimentation fournit un courant constant, la tension de sortie aux bornes du circuit atteint sa valeur maximale.
2) Relation actuelle : correspondant à la résonance série, en résonance parallèle, le courant circulant entre l'inducteur (L) et le condensateur (C) peut être beaucoup plus grand que le courant total tiré de la source d'alimentation. Le facteur d'amplification est de la même manière le facteur de qualité (valeur Q). Par conséquent, la résonance parallèle est souvent appelée « résonance de courant ».
3) Phase : à la résonance, la tension totale aux bornes du circuit est en phase avec le courant de la source.
4. Résumé des principales différences et applications
Vous pouvez le comprendre clairement avec ces analogies :
Résonance de la sériec'est comme une chorale. À la bonne hauteur (fréquence de résonance), la voix de chacun (les tensions aux bornes L et C) fonctionne à l'unisson, produisant l'effet le plus fort et le plus clair (courant maximum), mais chaque chanteur déploie beaucoup d'efforts individuellement (tensions locales élevées).
Parallel Resonance est comme un rond-point. Aux heures de pointe (fréquence de résonance), le flux de circulation à l'intérieur du rond-point (le courant dans L et C) est très important et circule en douceur, mais le flux de circulation sur la route principale entrant et sortant du rond-point (le courant total) est très faible, ce qui le rend très clair (très haute impédance).
Sur la base de ces caractéristiques complètement différentes, leurs applications sont également totalement différentes :
Résonance de la sérieest utilisé dans des scénarios où un signal de fréquence spécifique doit passer facilement. Par exemple, il est utilisé dans les circuits de réglage radio. En ajustant le condensateur pour changer la fréquence de résonance, ce n'est que lorsque la fréquence d'une station radio correspond à la fréquence de résonance que le courant du circuit est maximisé, sélectionnant et amplifiant ainsi le signal de cette station tout en supprimant les autres.
La résonance parallèle est utilisée dans les scénarios où un signal de fréquence spécifique doit être fortement bloqué. Les exemples incluent les filtres coupe-bande-(notch) ou les réseaux sélectifs en fréquence-dans les oscillateurs. À la résonance, il présente une impédance très élevée par rapport à la fréquence cible, empêchant ainsi le passage de ce signal de fréquence.