Ein Resonanzkreis, auch bekannt als LC-Kreis, Schwingkreis oder Schwingkreis, ist ein Kreis, der Energie speichert und sie wiederholt hin und her überträgt, ähnlich einem schwingenden Pendel. Die Energie fließt zwischen einem Induktor, einer Schaltungskomponente, die Energie in einem Magnetfeld speichert, und einem Kondensator, der Energie in einem elektrischen Feld speichert. Wenn beide mit der gleichen Frequenz arbeiten, wird die Schaltung als abgestimmt bezeichnet. Solche Abstimmschaltungen werden in Tunern und Verstärkern verwendet.
Der Induktor und der Kondensator arbeiten zusammen. Der Kondensator speichert Energie in Form von Spannung und gibt sie dann in Form von Strom ab. Der Induktor speichert Energie aus dem Strom in seinem Magnetfeld und gibt die Energie dann wieder an den Kondensator ab. Die beiden Schaltungskomponenten geben ihre gespeicherte Energie hin und her, ein Phänomen, das als Oszillation bezeichnet wird. Die Häufigkeit, mit der die Energie pro Sekunde hin und her übertragen wird, wird als Frequenz des Schwingkreises angesehen.
Ein Schwingkreis ist wie ein Pendel. Eine Person zieht das Pendel zur Seite und speichert so potentielle Energie, weil der Pendelkörper höher ist als er vorher war. Beim Loslassen des Pendels wird die potentielle Energie in kinetische Energie, die Bewegungsenergie, umgewandelt. Die kinetische Energie bewirkt, dass das Pendel durch die neutrale Position geht, um auf der anderen Seite aufzusteigen und wieder potentielle Energie zu speichern. Das Pendel schwingt hin und her, bis ihm die Energie ausgeht.
Wie ein Pendel arbeitet ein Schwingkreis am effizientesten, wenn er mit seiner bevorzugten oder Resonanzfrequenz schwingt. Die Geschwindigkeit, mit der Kondensator und Induktivität jeweils Energie aufnehmen und abgeben, ist eine Funktion der Zeit. Wenn man versucht, die Schaltung schneller als ihre Resonanzfrequenz zu treiben, kann entweder der Kondensator oder die Induktivität die Energie nicht schnell genug aufnehmen und abgeben. Die Resonanzfrequenz der Schaltung wird durch die Gleichung 1 dividiert durch die Quadratwurzel von L x C definiert. L repräsentiert die Induktivität in Henries und C repräsentiert die Kapazität in Farad.
Wie ein Kind auf einer Schaukel verlieren Resonanzkreise etwas Energie, wenn die Energie hin und her geleitet wird, daher muss neue Energie hinzugefügt werden, um den Kreis am Laufen zu halten. Drähte haben Widerstand. Kondensatoren geben nicht ganz so viel Energie ab, wie sie aufnehmen. Der Verlust in einem Schwingkreis wird durch den Gütefaktor oder Q-Faktor gemessen. Ein höherer Q-Faktor bedeutet, dass bei jeder Schwingung weniger Energie verloren geht.
Der Q-Faktor wird als das Verhältnis der Amplitude oder Stärke von Schwingungen, die aus der Schaltung kommen, im Vergleich zu dem, was in die Schaltung gelangt ist, berechnet. Ein höherer Q-Faktor zeigt an, dass weniger Energie benötigt wird, um die Schaltung aufrechtzuerhalten und mehr Leistung für jeden Eingang erzeugt wird. Als Analogie kann dies bei einer Kinderschaukel damit verglichen werden, wie weit sich die Schaukel nach dem Schieben der Eltern bewegt, verglichen damit, wie weit die Hand der Eltern beim Schieben des Kindes zurückgelegt wurde.
Ein Oszillator ist eine spezielle Art von Schaltung, die den Energieverlust durch einen nicht idealen Q-Faktor ersetzt. Wenn ein Kind eine Schaukel mit der richtigen Frequenz pumpt und dem System in regelmäßigen Abständen Energie zuführt, um den Verlust durch Reibung und Windwiderstand zu überwinden, kann das Kind unbegrenzt schaukeln. Ein Radiotuner ist ein Resonanzkreis mit einem hohen Q-Faktor. Durch Drehen des Knopfes ändert sich die Kapazität eines variablen Kondensators. Wenn der Resonanzkreis auf dieselbe Frequenz wie der Sender des Radiosenders abgestimmt ist, erzeugt der Kreis eine hohe Amplitude und eine klare Audioübertragung.