¿Cuál es el significado físico del factor de calidad en un circuito de CA?

Answer 1

El factor de calidad es la medida de “selectividad” de un circuito resonante de CA.

Los circuitos resonantes se usan para responder selectivamente a las señales de una frecuencia dada mientras se discrimina contra las señales de diferentes frecuencias. Si la respuesta del circuito alcanza un pico más estrecho alrededor de la frecuencia elegida, decimos que el circuito tiene una “selectividad” más alta. Un “factor de calidad” Q es una medida de esa selectividad, y hablamos de un circuito que tiene un “Q alto” si es más selectivo y un “Q bajo” si es menos selectivo.

Para considerar, a continuación hay 3 circuitos de CA idénticos, que difieren solo en los valores de la resistencia en serie.
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La frecuencia resonante es
Wo = 1 / root (LC) = 10MHz (no soy tan bueno con las herramientas matemáticas de Quora: p)
Además, Q = Wo * L / R.
Al realizar el análisis de CA, de Irms vs Frecuencia, se obtienen las siguientes curvas (Observe el código de color)

En el valor más bajo de R (3.5Ohm, verde), el circuito es más selectivo (observe la poca extensión de la curva desde el rango de frecuencia, digamos, 1.5Mhz a 1.7Mhz) alrededor de su frecuencia de resonancia, por lo tanto, tiene la Q más alta.
En los valores más altos de R (10Ohm, azul), el circuito es menos selectivo (observe la dispersión nuevamente y compare: p) alrededor de su frecuencia de resonancia, por lo tanto tiene menos Q.

Curiosamente, la potencia promedio (= Irms * Irms * R), tiene las siguientes curvas

La potencia promedio es máxima para el verde (Q más alta) y mínima para el azul (Q más baja).
Por lo tanto, también se puede decir de las discusiones anteriores, a un factor Q más alto, la potencia promedio del circuito resonante es más alta y a un factor Q más bajo, la potencia promedio del circuito resonante es menor.

Espero que esto ayude 🙂