CURVA DE RESONANCIA

La curva de resonancia es un gráfico que nos muestra la relación entre la intensidad de la corriente y la frecuencia en un circuito de corriente alterna. La curva de resonancia suele estudiarse en mayor detalle y por motivos pedagógicos para el circuito completo (es decir con todos los tipos de componentes relevantes para el caso de estudio) más sencillo posible: un circuito serie RLC. No en vano se podría estudiar y analizar igualmente la curva de resonancia para cualquier otro circuito con un mayor número de componentes y cualquier distribución de los mismos.

El hecho relevante es que cuando tenemos dispuestos en un circuito de corriente alterna un número dado de componentes disipativos y almacenadores de energía, haya una frecuencia dada, para la que todo el sistema entra en resonancia, las corrientes (y los voltajes en los elementos disipativos, como pueden ser una bombilla o un motor) alcanzan un máximo y todo el trabajo útil posible logra su pleno rendimiento.

Los componentes disipativos vienen dados en el circuito por las resistencias eléctricas y contribuyen a la parte real de la impedancia equivalente total del circuito.

Las componentes almacenadores de energía pueden ser de dos tipos:

• Las bobinas: capaces de almacenar energía magnética, contribuyen positivamente a la parte imaginaria de la impedancia equivalente total del circuito.
• Los condensadores: capaces de almacenar energía eléctrica, contribuyen negativamente a la parte imaginaria de la impedancia equivalente total del circuito.

De suerte que en la frecuencia de resonancia la contribución positiva de las inductancias se cancela con la contribución negativa de las capacitancias, la energía 'fluye' y se puede aprovechar al máximo al no quedar siempre una parte de la misma almacenada en las bobinas y los condensadores.

La única cosa que hay que hacer para obtener la curva de resonancia, es calcular la corriente según la ley de Ohm de corriente alterna utilizando el módulo de la impedancia equivalente del circuito. Apréciese que VSO es la amplitud del voltaje de entrada y Z la impedancia. El módulo de Z se obtiene de la raíz cuadrada de sus partes real e imaginaria al cuadrado. La parte real se corresponde con la resistencia total equivalente. La parte imaginaria se corresponde con la reactancia X, la cual se puede desglosar en dos términos, uno con contribución positiva, XL, y otro con contribución negativa, XC.

XL es la reactancia inductiva y depende de la frecuencia de la forma indicada en las expresiones de la ilustración. XC es la reactancia capacitiva y se indica igualmente cuál es su dependencia de la frecuencia. Por el hecho de que la impedancia equivalente en bobinas y condensadores dependa de  la frecuencia es que obtenemos una curva de resonancia como la que se muestra.

Como se puede apreciar en el gráfico de la ilustración que se adjunta en este post, la curva de resonancia puede presentar un pico muy significativo. Pero eso no siempre es así. El pico emerge y se vuelve más acusado cuanto menor es el valor de la resistencia equivalente total del circuito.