Bir bobin ile bir kondansatörün seri bağlanmasıyla seri rezonans devresi oluşturulur.
Bir seri rezonans devresindeki gerilim ve akım değerlerini irdeleyebilmek için şekil – 1 de görüldüğü gibi bir devre kurulmuştur. Seri devrede bulunan kondansatörün örneğin : 8 µF gibi sabit bir değeri vardır. Kullanılan bobin demir göbekli olup, at nalı şeklindeki göbeğin kapatma parçası, bobin endüklemini değiştirmek amacı ile ileri geri hareket ettirilebilmektedir.
Bu şekilde bir devre uygun bir alternatif gerilime bağlandıktan sonra, devreden geçen toplam akım ampermetre ile ölçülür. Sonra bobin göbeğinin kapatma parçası ileri geri hareket ettirilerek, ampermetrenin en büyük değeri göstermesi, yani devreden en büyük akımın geçmesi sağlanır. Bu durumda devrede bulunan voltmetre ile toplam gerilim ve kondansatör ile bobin üzerinde düşen gerilimler okunur.
Sonuçta, bobin ile kondansatör üzerinde düşen gerilimlerin aynı olduğu ve her bir gerilimin, seri devreye uygulanan gerilimden oldukça büyük olduğu anlaşılacaktır.
Bu deneyde: seri rezonans devresi bobin endüklemi değiştirilmek suretiyle uygulanan gerilimin frekansıyla rezonansa gelmiş ve bir seri rezonas devresinin rezonansa gelmesiyle, devreden en büyük akımın geçeceği kanıtı elde edilmiştir. Rezonansta bobin ve kondansatör üzerinde düşen gerilimler aynı büyüklüktedir. (Şekil – 2)
Bu nedenle rezonans endüktans ile kapasitans birbirine eşittir.
frez = 1 / ( 2 . π . √( L . C) )
frez = rezonans frekansı (Hz)
L = endüklem (H)
C = kapasite (F)
Rezonans formülü, bulan kişinin ismine değinle Tomson formülü olarak da anılır.
Örnek : 1,25 H’lik bir bobin ile 8 µF’lik bir kondansatör seri bağlanmıştır. Bu seri devrenin rezonans frekansını hesaplayınız.
frez = 1 / ( 2 . π . √ ( L . C) ) = 1 / ( 2 . π . √ ( 1,25 . 8 . 10-6 ) ) = 50 Hz
Rezonans durumunda, endüktans ve kapasitans üzerine düşen gerilimler birbirine eşit, ancak ancak zıt yönlüdür. Bu nedenle tepkin dirençler birbirini yok ederler. Rezonansta seri rezonans devresi yalnızca bir etkin direnç gibi tutum gösterir. Bu direnç seri rezonans devresinin Rezonans direnci (Rrez) olarak anılır. Seri rezonans devresinin empedansı (Z) rezonans frekansının altında ve üstünde, Rrez rezonans direncinden daima büyüktür. (Şekil – 2)
Rezonansta seri rezonans devresi en küçük direnç değerine ulaşır. Bobin ve kondansatörde gerilim artışları ortaya çıkar. (Gerilim resonansı)
Düğümler arası gerilimlerin toplam gerilime oranı seri rezonans devresinin Kalitesi (Q) olarak tanımlanır.
Q = UbL/ U = Ubc / U
Rezonansta düğüm gerilimlerinin her biri kalite kadar uygulanan toplam gerilimden büyüktür. Ya da bir seri devrede gerilimler dirençlerle doğru orantılı olduğundan;
Q = XL / Rrez = XC / Rrez
denklemi de elde edilebilir.
Seri salınım devresindeki rezonans direnci, kayıp direnci büyüklüğündedir. Bir bobin. içindeki kayıplar, kondansatördekine nazaran oldukça yüksektir. Bundan dolayı, rezonans devresi kalitesinin yüksek tutulması için, bobin kayıplarının olabildiği kadar düşük tutulmasına çalışılır. Bu amaç için bobinlerde iletken olarak örgülü teller ya da gümüş kaplı bakır teller ve çekirdek olarak ferrit göbekler kullanılır.
Rezonans frekansının altındaki frekanslarda: Xc kapasitansı; üstündeki frekanslarda: XL – endüktansı seri devrede ağır basar.
f – Frekansına bağlı olarak Z – empedansının eğrisi çizilirse, seri rezonans devresinin Rezonans eğrisi elde edilir. (Şekil – 3) Aynı iletken üzerinden farklı frekanslarda bir kaç alternatif akım geçtiğinde, bunlardan birini uzaklaştırmak için seri rezonans devresinden yararlanılır.
Çeşitli frekanslarda akım üreten bir alternatöre bir seri rezonans devresi, paralel bağlanırsa, bu devrenin rezonans frekansındaki, alternatör frekansı kısa devre edilmiş olur.
Bu şekilde görev yapan seri rezonans devreleri Emme devresi olarak anılır. Emme devreleri stereo ses düzenlerinde ve hoparlör kombinasyonlarında frekans makası (tren rayı makası gibi düşünün) olarak sık sık kullanılır.
Faz kaydırma kondansatörleri olan trafoların boşta çalışması anında istenmeden gerilim rezonansı oluşabilmektedir.
