Dato un circuito risonante serie chiamiamo Em l'energia massima che il circuito può immagazzinare e Ed l'energia dissipata in un periodo, si definisce Fattore di merito, e si indica con Q, il l'espressione 2πEm/Ed.
Nel circuito l'unico elemento che dissipa energia è la resistenza in serie Rs .
La potenza dissipata dalla Rsè : P=RsI2 dove I(t) = I sen(ωt) e quindi:
P(t) = RsI2 = RsI2 sen2(ωt) ; L'energia dissipata nel periodo To ( To = 1/f0 = 2 π/ω0) sarà:
Ed =∫0T0P(t) dt = ∫0T0 RsI2 sen2(ωt) dt = RsI2 To/2 = Ed = RsI2 π/ω0
da quanto precede si ha:
Q= 2πEm/Ed =2π (1/2(LI2)/( RsI2 π/ω0) = ω0L/Rs.
Ricordando che ω0 = 1/radq(LC) si ha : Q = 1/RsCω0
Quindi il fattore di merito è:
Q = ω0L/Rs = 1/RsCω0
Sostituendo a ω0 l'espressione "1/radq(LC)" si ha : Q= 1/Rs(radq(L/C)).
ricapitolando per un circuito risonante serie si ha:
Qs= ω0L/Rs = 1/RsCω0 = (1/Rs)(radq(L/C))
Facendo gli stessi ragionamenti fatti per il circuito serie possiamo scrivere:
Q = ω0CRp = Rp/ω0L e ricordando che ω0= 1/radq(LC) si ottiene :
Q= Rpradq(C/L).
ricapitolando per un circuito risonante parallelo si ha:
Qp = ω0CRp= Rp/ω0L = Rpradq(C/L)
Se abbiamo 2 circuiti risonanti uno serie ed uno parallelo aventi pari capacità e pari induttanza , risonanti cioè alla medesima frequenza f0 , avranno il medesimo coefficiente di qualità.
Ponendo allora Qs = Qp possiamo ricavare Rp in funzione di Rs e viceversa; sarà cioè : ω0L/Rs = Rp/ω0L e quindi :
Rs =L/CRp ; Rp = L/CRs
In fig.1 è rappresentata la curva di risonanza di un circuito serie; come si nota in figura la corrente varia con la frequenza e raggiunge il suo massimo per f= f0 dove f0 è la frequenza di risonanza.
il tratto B rappresenta la larghezza di banda che altro non è che un intervallo di frequenze che ha come centro la f0; al suo 'interno la ricezione e ancora accettabile e non scende rispetto sl centro banda più di 3 db.
Cosa significa,
Significa che se la stazione che voglio sintonizzare ha una frequenza di fo, posso sentire questa stazione abbasdtanza bene finchè la frequenza effettiva rimane all'interno di B, la dimensione di B è tale che ai suoi estremi la corrente è pari a I0/radq(2)., (vedi fig.1)
In corrispondenza di questo valore di corrente si ha un' attenuazione di 3 db , infatti 20 log (radq(2))= 3.
Si può dimostrare che il fattore di merito Q è pari al rapprto fra f0 e B cioè
Q= f0/(f2- f1).
Una caratteristica della curva di risonanza è che la pulsazione di risonanza è media proporzionale fra due pulsazioni per le quali si abbia la stessa corrente
(per es, in fig.1 ω02= ω1ω2).
Per dimostrare che ω02= ω1ω2 osserviamo che in corrispondenza di ω1 e ω2 la corrente è la stessa saranno pertanto uguali anche le rispettive impedenze, cioè:
(ω1 L - 1/ ω1C )2 = (ω2 L - 1/ ω2C )2 ;
(ω1 L - 1/ ω1C ) = ± (ω2 L - 1/ ω2C),
il segno + fornisce ω1 = ω2; il segno meno fornisce invece:
L (ω1 + ω2) - (ω1 + ω2 )/ (C ω1 ω2 ) = 0;
L (ω1 + ω2) (1- (1/ LCω1 ω2 ) =0;
poichè sappiamo che ω0 = 1/radq(LC) e quindi che 1/LC= ω02
e inoltre che L (ω1 + ω2) > 0 dovrà essere:
1 - ω02/ω1 ω2) = 0 da cui ω02=ω1 ω2
Vediamo di dimostrare ora che Q= f0/(f2- f1) = ω0/ (ω2
- ω1)
Prendiamo in considerazione un circuito risonante serie, (la stessa dimostrazione si può fare per un circuito risonante paralleo)
Sia I0 la corrente in corrispondenza della risonanza ed I la corrente in corrispondenza di una o dell'altra delle due pulsazioni fuori risonanza, (nella dimostrazione condideriamo I1); posso scrivere:
I02/I12 = (R2 + ( ω1L- 1/ ω1C)2)/R2 = 1+ ω12L2/R2 ( 1- 1/ ω12LC)2;
poichè ω02LC = 1 si ottiene:
I02/I12 - 1 = ω12L2/R2( 1- ω02/ ω12)2; estraendo la radice quadrata si ha:
±radq((I02/I12)-1) = ω1L/R( 1- ω02/ ω12);
Poichè Q = ω0L/R e quindi L/R = Q/ω0 si ha:
±radq((I02/I12) - 1)= Qω1/ω0 ( 1- ω02/ ω12);
poichè abbiamo dimostrato che ω02=ω1 ω2 si ottiene:
±radq((I02/I12) -1) = Q ( ω1- ω2)/ω0 e quindi
Q = ± radq((I02/I12)-1)( ω0)/(ω1- ω2);
ora se poniamo I1 = I0/radq(2) otteniamo
Q=( ω0)/(ω1- ω2) e quindi Q= f0/(f2- f1).
La Fenice rinasce dalle proprie ceneri
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