Tần số cộng hưởng LC là gì?
Mạch LC — còn gọi là mạch dao động — là sự kết hợp giữa một cuộn cảm (L) và một tụ điện (C). Khi năng lượng được phép luân chuyển qua lại giữa hai linh kiện, mạch sẽ dao động ở một tần số tự nhiên nhất định gọi là tần số cộng hưởng. Tại điểm cộng hưởng, cảm kháng bằng đúng dung kháng và mạch tích trữ năng lượng một cách hiệu quả nhất. Đây chính là nguyên lý nền tảng của các bộ dò sóng radio, mạch dao động, bộ lọc và mạng phối hợp trở kháng.
Cách sử dụng máy tính
Nhập giá trị độ tự cảm và chọn đơn vị tương ứng (H, mH, µH hoặc nH), sau đó nhập giá trị điện dung và chọn đơn vị (F, µF, nF hoặc pF). Máy tính sẽ quy đổi cả hai về đơn vị SI cơ bản, áp dụng công thức cộng hưởng và trả về kết quả tần số theo Hz, kHz và MHz, kèm theo tần số góc và chu kỳ dao động.
Giải thích công thức
Tần số cộng hưởng được tính theo công thức $$f = \frac{1}{2\pi\sqrt{L \cdot C}}$$, trong đó L tính bằng henry và C tính bằng fara. Độ tự cảm hoặc điện dung càng lớn thì tần số càng thấp; giá trị càng nhỏ thì tần số càng cao. Tần số góc là \(\omega = 2\pi f = \frac{1}{\sqrt{LC}}\), còn chu kỳ là \(T = \frac{1}{f}\).
Ví dụ minh họa
Giả sử \(L = 100\ \text{µH} = 0{,}0001\ \text{H}\) và \(C = 100\ \text{pF} = 1\times10^{-10}\ \text{F}\). Khi đó \(L \cdot C = 1\times10^{-14}\), và \(\sqrt{L \cdot C} = 1\times10^{-7}\). Vậy $$f = \frac{1}{2\pi \times 1\times10^{-7}} \approx \frac{1}{6{,}2832\times10^{-7}} \approx 1{.}591{.}549\ \text{Hz} \approx 1{,}59\ \text{MHz}$$ — nằm gọn trong dải sóng trung (AM/medium-wave).
Câu hỏi thường gặp
Máy tính có tính đến điện trở không? Không. Đây là tần số cộng hưởng lý tưởng không suy giảm. Mạch thực tế có điện trở sẽ cộng hưởng ở tần số thấp hơn một chút, nhưng chênh lệch này không đáng kể đối với các mạch có hệ số Q cao.
Tôi có thể tính ngược ra L hoặc C không? Công cụ này dùng để tính tần số. Nếu biến đổi công thức, ta có \(L = \frac{1}{4\pi^2 f^2 C}\) và \(C = \frac{1}{4\pi^2 f^2 L}\).
Tôi nên dùng đơn vị nào? Bất kỳ đơn vị nào trong các lựa chọn có sẵn — công cụ sẽ tự quy đổi mọi giá trị về henry và fara bên trong, nên việc kết hợp µH với pF vẫn hoạt động bình thường.
