Κύκλωμα LC

Το συντονισμένο κύκλωμα ή κύκλωμα LC είναι ένα κύκλωμα πυκνωτή - πηνίου παράλληλα που ύστερα από μία αρχική διέγερση παράγει ημιτονικό ηλεκτρικό σήμα. Όταν ένα πηνίο συνδεθεί σε σειρά με έναν φορτισμένο πυκνωτή, το κύκλωμα αρχίζει να διαρρέεται από ρεύμα λόγω του φορτίου του πυκνωτή. Αν δεν υπήρχε το πηνίο και συνδέαμε τα άκρα του πυκνωτή αυτός θα εκφορτιζόταν ακαριαία. Λόγω του φαινομένου αυτεπαγωγής του πηνείου καθυστερεί η εκφόρτιση και σταδιακά η ηλεκτρική ενέργεια του πυκνωτή μετατρέπεται σε μαγνητική ενέργεια στο εσωτερικό του πηνίου. Και πάλι λόγω αυτεπαγωγής το κύκλωμα εξακολουθεί να διαρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, ενώ η μαγνητική ενέργεια του πηνίου μετατρέπεται ξανά σε ηλεκτρική ενέργεια του πυκνωτή. Στην ιδανική περίπτωση που δεν υπάρχουν απώλειες ενέργειας ο πυκνωτής ανακτά το αρχικό του φορτίο, αυτή τη φορά με αντεστραμένη πόλωση και το φαινόμενο εξακολουθεί να επαναλαμβάνετται θεωρητικά επ'άπειρον. Το αποτέλεσμα είναι η  δημιουργία ενός αρμονικού εναλλασσόμενου ρεύματος (ημιτονικό σήμα) στο εσωτερικό του κυκλώματος, αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αρμονική ηλεκτρική ταλάντωση. Η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος που δημιουργείται δίνεται από την σχέση , όπου L ο συντελεστής αυτεπαγωγής του πηνίου και C η χωρητικότητα του πυκνωτή. Το κύκλωμα αυτό βρίσκει εφαρμογές σε ταλαντωτές, γεννήτριες συχνοτήτων, κεραίες κλπ.

Στην πραγματικότητα υπάρχουν απώλειες ενέργειας, γιατί οι αγωγοί και τα εξαρτήματα εμφανίζουν ωμική αντίσταση. Επιπλέον οι ηλεκτρικές ταλαντώσεις εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, άρα και ενέργεια. Το κύκλωμα στο οποίο η αντίσταση δεν είναι αμεληταία ή στο οποίο έχει συνδεθεί σε σειρά ένας αντιστάτης ονομάζεται RLC, ενώ μετά από μία αρχική διέγερση εκτελεί φθίνουσα ταλάντωση.

Τα κυκλώματα LC και RLC είναι ηλεκτρικοί ταλαντωτές, ώστε να μπορούν να εκτελέσουν εξαναγκασμένη ταλάντωση. Αυτό το φαινόμενο αξιοποιείται στο συντονισμό αυτών των κυκλωμάτων με ευρείες τεχνολογικές εφαρμογές. Από κυκλώματα LC παράγονται τα ραδιοκύματα και τα μικροκύματα.

Αναφορές

Ηλεκτρικά κυκλώματα