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Dans un circuit série composé de résistances, d’inductances et de condensateurs, lorsque la réactance capacitive XC est égale à la réactance inductive XL, c’est-à-dire XC = XL, la tension U dans le circuit est en phase avec le courant, et le circuit présente un comportement purement résistif. Ce phénomène est appelé résonance série. Lorsqu’une résonance série se produit dans le circuit, l’impédance du circuit Z = √(R² + (XC – XL)²) = R, l’impédance totale du circuit est minimale et le courant atteint sa valeur maximale.
Lorsque la résonance se produit, l’inductance et la capacité sont égales. Ainsi, la valeur efficace de la tension aux bornes de la bobine et du condensateur est identique, c’est-à-dire : UL = UC. En raison de leurs phases opposées, ces deux tensions s’annulent mutuellement. La valeur efficace de la tension aux bornes d’un condensateur ou d’une bobine est donnée par : UL = UC = XLI₀ = ω₀LI₀ = ω₀LU/R. Dans cette formule, le rapport ω₀L/R est appelé facteur de qualité du circuit résonant, ce qui représente le rapport des tensions.
Le facteur de qualité est un paramètre important pour mesurer les caractéristiques des circuits résonants. Plus la réactance est élevée et plus la résistance est faible dans un circuit, plus le facteur de qualité est élevé. Par conséquent, la valeur de tension aux bornes du condensateur ou de l’inductance sera nettement supérieure à la tension appliquée. Le facteur de qualité des circuits résonants classiques composés d’inductances et de condensateurs peut atteindre plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines. Ainsi, la résonance série est également appelée résonance en tension. Dans les systèmes électriques, la résonance série peut générer une surtension plusieurs fois supérieure à la tension nominale du réseau, ce qui constitue une menace importante pour la sécurité des équipements électriques.
Dans le circuit série R-L-C, le phénomène pour lequel la tension et le courant à l’extrémité de la ligne sont en phase est appelé résonance série.