Rezonans napięć występuje w szeregowym obwodzie RLC, czyli takim, w którym rezystor R, cewka L i kondensator C są połączone jeden za drugim. W takim obwodzie ten sam prąd płynie przez wszystkie elementy.
Warunek rezonansu
Rezonans pojawia się wtedy, gdy reaktancja indukcyjna cewki jest równa reaktancji pojemnościowej kondensatora:
- XL = XC
- częstotliwość rezonansowa: f0 = 1 / (2π√LC)
W tej sytuacji napięcia na cewce i kondensatorze mają równe wartości, ale są przesunięte w fazie o 180°, dlatego wzajemnie się kompensują.
Co dzieje się w szeregowym RLC?
Przy rezonansie:
- impedancja obwodu ma wartość minimalną i jest równa rezystancji R,
- prąd w obwodzie osiąga wartość maksymalną,
- napięcia na L i C mogą być znacznie większe od napięcia zasilającego,
- obwód ma charakter czysto rezystancyjny, czyli prąd i napięcie zasilające są w fazie.
Nazwa rezonans napięć wynika z tego, że szczególnie duże napięcia mogą występować na elementach reakcyjnych: cewce i kondensatorze.
Jak rozpoznać w zadaniu?
Jeżeli na schemacie widać szeregowe połączenie R, L i C zasilane napięciem przemiennym, to zjawiskiem rezonansowym jest rezonans napięć. Dla obwodu równoległego RLC typowe określenie to rezonans prądów.