Резонанс напряжения в цепи переменного тока — это процесс, при котором напряжение, возникающее на отдельном компоненте цепи, превышает напряжение источника питания. Этот процесс наблюдается в цепи, состоящей из конденсаторов и катушек индуктивности, соединённых последовательно.
В цепи
Во-вторых, собственная частота
При последовательном резонансе переменного напряжения такая цепь фактически становится коротким замыканием, и через неё протекает максимально возможный ток. Этот ток ограничивается только активным сопротивлением контура. Это происходит потому, что реактивное сопротивление индуктивности и ёмкости становится равным нулю на резонансной частоте, а энергия внутри них не рассеивается. В отличие от активных резисторов, активные резисторы выделяют тепло в соответствии с законом Джоуля–Ленца.
Соотношение между током, полным реактивным сопротивлением и частотой напряжения
Когда частота напряжения питания или параметры цепи изменяются, резонанс исчезает. Распределение напряжения по компонентам цепи подчиняется закону Ома. То есть падение напряжения на конденсаторах и индуктивностях равно току, умноженному на их реактивное сопротивление.
При резонансе напряжение на конденсаторе или индуктивности будет в Q раз больше напряжения источника питания. Q — это добротность контура, представляющая собой обратную величину коэффициента затухания при резонансе в контуре. Следовательно, чем выше добротность контура, тем больше будет повышение напряжения.
Повышение напряжения происходит из-за того, что энергия постепенно накапливается в цепи. Резонанс в цепи возбуждения напряжения с последовательным резонансом. Амплитуда будет продолжать возрастать до тех пор, пока потери в резонансной цепи не станут равны энергии, подаваемой сигналом последовательного резонанса.
Этот процесс можно проиллюстрировать на примере человека, качающегося на качелях. Человек стоит на земле и передаёт энергию качелям, толкая их. Качели постепенно начинают раскачиваться, увеличивая амплитуду. На мгновение человек прекращает толкать качели руками, и те продолжают двигаться дальше благодаря инерции. Однако увеличение амплитуды качаний не является бесконечным — его ограничивают сила тяжести и трение. Когда все силы уравновешиваются, возникает максимальная резонансная амплитуда.