9.8 : الرنين التسلسلي

يتم تعريف ممانعة دائرة RLC على أنها نسبة جهد الإمداد إلى تيار الدائرة. يحدث الرنين في مثل هذه الدائرة عندما يساوي الجزء التخيلي من هذه الممانعة صفراً. هذا الشرط المحدد يعني أن المفاعلة الحثية تساوي تمامًا المفاعلة السعوية. يُعرف التردد الذي يحدث عنده هذا بتردد الرنين. رياضياً، تردد الرنين يتناسب عكسياً مع الجذر التربيعي لمنتج الحث (L) والسعة (C).

عند تردد الرنين هذا، تتصرف المجموعة التسلسلية للمحرِّض والمكثف مثل دائرة كهربائية قصيرة. وبالتالي، تعمل الدائرة كمقاومة بحتة، مما يعني أن الممانعة عند الحد الأدنى، وتسمح الدائرة بأقصى تدفق للتيار. وينتج عن ذلك أيضًا تطابق الجهد والتيار في الطور، مما يحقق عامل قدرة الوحدة.

عندما يتم تحقيق الرنين، تصل المعاوقة إلى الحد الأدنى من قيمتها، مما يسمح بأقصى تدفق للتيار عبر الدائرة. بالإضافة إلى ذلك، عند الرنين، يمكن أن يتجاوز الجهد عبر المحرِّض والمكثف جهد المصدر بشكل كبير بسبب عامل جودة الدائرة، والذي يشير إلى كفاءة الدائرة عند تردد الرنين. تعتبر هذه الظاهرة حاسمة في تطبيقات مثل موالفات الراديو والمرشحات حيث تحتاج إلى تعزيز قوة الإشارة لتردد محدد.

تتميز دائرة الرنين التسلسلية بتردد الرنين، حيث تظهر الدائرة سلوكًا مقاومًا بحتًا مع أقصى تيار. أثناء حالة الرنين، يزيد تيار المفاعلة الحثية والسعوية عدة أضعاف عن قيمته القياسية. ومع ذلك، لا يتم ملاحظة هذا التأثير حيث أن المفاعلة الحثية والسعوية تلغي تأثيرات بعضها البعض. يعد تردد الرنين أمرًا بالغ الأهمية في التطبيقات المختلفة، بما في ذلك دوائر الضبط في أجهزة الإرسال والاستقبال الراديوية، حيث تكون القدرة على اختيار ترددات معينة أو رفضها أمرًا ضروريًا.