Un circuito risonante, noto anche come circuito LC, circuito serbatoio o circuito sintonizzato, è un circuito che immagazzina energia e la trasferisce avanti e indietro ripetutamente, simile a un pendolo oscillante. L’energia passa tra un induttore, un componente del circuito che immagazzina energia in un campo magnetico, e un condensatore, che immagazzina energia in un campo elettrico. Quando i due lavorano alla stessa frequenza, si dice che il circuito è sintonizzato. Tali circuiti di sintonizzazione sono utilizzati in sintonizzatori e amplificatori.
L’induttore e il condensatore lavorano insieme. Il condensatore immagazzina energia sotto forma di tensione e poi la rilascia sotto forma di corrente. L’induttore immagazzina energia dalla corrente nel suo campo magnetico e quindi rilascia l’energia al condensatore. I due componenti del circuito passano avanti e indietro la loro energia immagazzinata, un fenomeno chiamato oscillazione. Il numero di volte in cui l’energia viene trasferita avanti e indietro ogni secondo è considerato la frequenza del circuito risonante.
Un circuito risonante è come un pendolo. Una persona tira il pendolo da un lato, immagazzinando così energia potenziale, perché il peso del pendolo è più alto di prima. Quando il pendolo viene rilasciato, l’energia potenziale si trasforma in energia cinetica, l’energia del movimento. L’energia cinetica fa sì che il pendolo passi attraverso la posizione neutra per sollevarsi dall’altra parte, immagazzinando nuovamente energia potenziale. Il pendolo oscilla avanti e indietro finché non esaurisce l’energia.
Come un pendolo, un circuito risonante funziona in modo più efficiente quando oscilla alla sua frequenza preferita o di risonanza. La velocità con cui condensatore e induttore assorbono e rilasciano energia ciascuno è una funzione del tempo. Se si cerca di pilotare il circuito più velocemente della sua frequenza di risonanza, né il condensatore né l’induttore saranno in grado di assorbire e rilasciare l’energia abbastanza velocemente. La frequenza di risonanza del circuito è definita dall’equazione 1 divisa per la radice quadrata di L x C. L rappresenta l’induttanza in Henries e C rappresenta la capacità in Farad.
Come un bambino su un’altalena, i circuiti risonanti perdono un po’ di energia mentre l’energia viene passata avanti e indietro, quindi è necessario aggiungere nuova energia per mantenere il circuito in funzione. I fili hanno resistenza. I condensatori non rilasciano tanta energia quanta ne assorbono. La perdita in un circuito risonante è misurata dal fattore di qualità o fattore Q. Un fattore Q più alto indica che ad ogni oscillazione si perde meno energia.
Il fattore Q è calcolato come il rapporto tra l’ampiezza, o forza, delle oscillazioni che escono dal circuito, rispetto a quanto è entrato nel circuito. Un fattore Q più alto indica che è necessaria meno energia per mantenere il circuito e viene prodotta più uscita per ciascun ingresso. Per analogia, sull’altalena di un bambino, questo può essere paragonato a quanto lontano viaggia l’altalena dopo la spinta del genitore, rispetto a quanto lontano ha viaggiato la mano del genitore mentre spingeva il bambino.
Un oscillatore è un tipo speciale di circuito che sostituisce l’energia persa da un fattore Q non ideale. Quando un bambino pompa un’altalena alla frequenza corretta, aggiungendo energia al sistema a intervalli regolari per superare la perdita dovuta all’attrito e alla resistenza al vento, il bambino può oscillare all’infinito. Un sintonizzatore radio è un circuito risonante con un fattore Q elevato. Ruotando la manopola si modifica la capacità di un condensatore variabile. Quando il circuito risonante è sintonizzato sulla stessa frequenza del trasmettitore della stazione radio, il circuito produce una trasmissione audio chiara e di ampiezza elevata.