LC devresi
Kısa tanım
LC devresi, bir bobin (L) ve bir kondansatörden (C) oluşan, enerjinin ikisi arasında salınarak belirli bir rezonans frekansında titreştiği elektrik devresidir.
Diğer adları: LC rezonans devresi, Tank devresi, Rezonans devresi
Eski bir radyonun ayar düğmesini çevirdiğinde aslında içindeki LC devresinin kapasitesini değiştirir ve devreyi istediğin istasyonun frekansına "akort" edersin. Bobin ve kondansatörden oluşan bu basit devre, elektroniğin en temel yapı taşlarından biridir.
Nasıl çalışır?
Dolu bir kondansatör bobin üzerinden boşalırken enerji elektrik alandan manyetik alana geçer. Bobin akımın aniden kesilmesine direnç gösterdiği için kondansatörü ters yönde yeniden doldurur. Böylece enerji iki eleman arasında gidip gelir ve devre kendi doğal frekansında salınır. Gerçek devrelerde direnç kayıpları bu salınımı zamanla söndürür.
Rezonans frekansı
f = 1 / (2π·√(L·C))
Örnek: L = 10 mH ve C = 100 nF olsun. L·C = 0,01 × 10⁻⁷ = 10⁻⁹, karekökü yaklaşık 3,162 × 10⁻⁵'tir. 2π ile çarpınca 1,987 × 10⁻⁴ bulunur ve f ≈ 5.033 Hz, yani yaklaşık 5 kHz çıkar. Kapasiteyi dört katına çıkarırsan frekans yarıya iner, çünkü frekans √C ile ters orantılıdır.
Seri ve paralel bağlantı
- Seri LC: Rezonansta bobin ve kondansatörün reaktansları birbirini götürür, toplam empedans en düşük değerine iner ve akım tepe yapar.
- Paralel LC (tank devresi): Rezonansta empedans en yüksek değerine çıkar; osilatör ve seçici filtrelerde bu özellikten yararlanılır.
Her iki durumda da rezonans koşulu X_L = X_C, yani 2πfL = 1/(2πfC) eşitliğidir.
Kullanım alanları
Radyo alıcılarında istasyon seçimi, kablosuz şarj ve RFID sistemlerinde enerji aktarımı, osilatörler ve bant geçiren filtreler LC devrelerine dayanır.
Dikkat edilecek noktalar
Hesapta birimleri karıştırmak en sık hatadır: mH, µH, nF ve pF değerlerini henry ve farada çevirmeden işlem yaparsan sonuç binlerce kat sapar.
Rezonans frekansını ya da gereken eleman değerini LC rezonans frekansı aracında bulabilir, eleman birimlerini kapasitans dönüştürücüsüyle çevirebilirsin.