Τι είναι ένα κύκλωμα δεξαμενής;

Επίσης γνωστό ως κύκλωμα επαγωγέα-πυκνωτή, κύκλωμα LC, κύκλωμα συντονιστή ή συντονισμένο κύκλωμα, ένα κύκλωμα δεξαμενής είναι ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα που χρησιμοποιεί μαγνητικό συντονισμό για να αποθηκεύσει ένα ηλεκτρικό φορτίο ή να παράγει ένα ηλεκτρομαγνητικό συχνότητα. Αν έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς το ραδιόφωνό σας λαμβάνει μεμονωμένες συχνότητες όταν περιστρέφετε τον επιλογέα -- αντί να παίζει όλες τις ραδιοσυχνότητες στον αέρα ταυτόχρονα -- η απάντηση είναι ένα κύκλωμα δεξαμενής.

Η πρώτη μελέτη για τις ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις που βρέθηκαν σε ένα κύκλωμα δεξαμενής εμφανίστηκε στη Γαλλία το 1827, που δημοσιεύτηκε από τον Felix Savary. Ο Savary χρησιμοποίησε ένα βάζο Leyden, την ίδια συσκευή που χρησιμοποιούσε ο Benjamin Franklin για να «συλλάβει» την ηλεκτρική ενέργεια από τα πειράματά του με χαρταετό, για να τεκμηριώστε πώς τα αντίθετα φορτία στο εσωτερικό και το εξωτερικό του μπουκαλιού προκάλεσαν την επιστροφή μιας μαγνητισμένης βελόνας και Εμπρός. Το πρωτοποριακό έργο του Savary έδειξε πώς ένα μαγνητικό φορτίο ταλαντώνεται μεταξύ ενός πηνίου και μιας φορτισμένης πλάκας. Αυτές οι ταλαντώσεις αργότερα θα αναγνωριστούν ως ηλεκτρομαγνητικές συχνότητες και θα γίνουν ζωτικής σημασίας για την πρώιμη ραδιοτεχνολογία που αναπτύχθηκε από επιστήμονες όπως ο Guglielmo Marconi.

Ένα κύκλωμα δεξαμενής αποτελείται από έναν πυκνωτή που συνδέεται με ένα πηνίο, έναν επαγωγέα, με καλώδια. Ένας πυκνωτής είναι απλώς δύο αγώγιμες πλάκες που χωρίζονται από ένα μη αγώγιμο υλικό όπως το χαρτί κεριού. Όταν ο πυκνωτής δέχεται ηλεκτρικό φορτίο, θετικά και αρνητικά φορτία συσσωρεύονται σε αντίθετα άκρα της μη αγώγιμης επιφάνειας. Επειδή τα αντίθετα φορτία έλκονται αλλά δεν μπορούν να περάσουν μέσα από τη μη αγώγιμη επιφάνεια, μετακινούνται μέσω των συρμάτων προς το πηνίο του επαγωγέα, φορτίζοντας ηλεκτρομαγνητικά τον επαγωγέα.

Ο συντονισμός σε ένα κύκλωμα δεξαμενής δημιουργείται από την κίνηση μεταξύ του πυκνωτή και του επαγωγέα, την ίδια κίνηση που παρατήρησε ο Savary στο βάζο Leyden. Καθώς το ηλεκτρικό φορτίο μετακινείται από τον πυκνωτή στο πηνίο, ο πυκνωτής χάνει ηλεκτρομαγνητική ενέργεια και ο επαγωγέας φορτίζεται ηλεκτρομαγνητικά. Μόλις ο επαγωγέας φορτιστεί περισσότερο από τον πυκνωτή, ωστόσο, το ηλεκτρομαγνητικό νέφος γύρω από το πηνίο αρχίζει να διαχέεται και η ενέργεια ρέει πίσω μέσω των καλωδίων στον πυκνωτή. Στη συνέχεια, η διαδικασία αρχίζει ξανά και επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά μέχρι να χαθεί όλη η αρχική ενέργεια λόγω αντίστασης στο κύκλωμα.

Το μπρος-πίσω της ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ του πυκνωτή και του πηνίου εκπέμπει μια ηλεκτρομαγνητική συχνότητα που είναι πολύ χρήσιμη στην τεχνολογία των τηλεπικοινωνιών. Τα κυκλώματα της δεξαμενής που χρησιμοποιούνται συχνά στον συντονισμό πομπών και δεκτών ραδιοφώνου μπορούν να φορτιστούν για να παράγουν μια συγκεκριμένη συχνότητα. Όταν στρέφετε ένα ραδιόφωνο σε έναν συγκεκριμένο σταθμό, αλλάζετε πραγματικά τη φόρτιση σε ένα κύκλωμα δεξαμενής έτσι ώστε να αντηχεί σε αυτή τη συχνότητα. Αυτός ο συγκεκριμένος συντονισμός χρησιμοποιείται για το φιλτράρισμα άλλων συχνοτήτων και την αναπαραγωγή μόνο του σταθμού που επιλέξατε. Η ίδια τεχνολογία χρησιμοποιείται σε όλα τα είδη εξοπλισμού επικοινωνιών, από πύργους ραδιοφώνου μέχρι ραδιοτηλεόραση.