Circuiti Accordati
Da PiemonteWireless.
Introduzione ai Circuiti Accordati
Le cariche ferme producono campi elettrici, quelle in movimento producono anche campi magnetici. Ad ogni corrente è associato un campo magnetico, di intensità variabile secondo la corrente. Quindi dobbiamo immaginare ogni filo elettrico come se fosse circondato dalle linee di forza del campo magnetico generato dalla corrente che percorre il filo, e quindi in grado di influenzare conduttori o altri magneti posti nelle vicinanze. Un campo magnetico variabile può indurre su un filo conduttore una corrente (corrente indotta), la cui frequenza, ampiezza e direzione dipendono dalle variazioni del campo magnetico. Questi sono i principi su cui si basa la fisica elettromagnetica, e corrispondono ad altrettante grandi conquiste scientifiche del secolo scorso. Da questi principi deriva la possibilità di generare, trasportare, utilizzare l'energia elettrica. Insomma gran parte della moderna civiltà occidentale si basa su questi principi elementari. Nel mondo della radiotecnica, i principi dell'induzione magnetica sono utilizzati per la realizzazione degli induttori, che sono alla base dei circuiti accordati, e dei trasformatori.
Un induttore non è altro che un avvolgimento di filo conduttore. L'induttore amplifica l'effetto magnetico della corrente elettrica, in quanto le linee di forza delle singole spire si sommano l'una con l'altra. Se poi l'avvolgimento viene immerso in un materiale ferromagnetico, che ha la proprietà di concentrare le linee di forza magnetiche (permeabilità magnetica), allora l'effetto magnetico verrà ulteriormente amplificato. La fisica degli induttori non è affatto semplice: basti pensare che le variazioni del campo magnetico generato da ciascuna spira inducono nelle altre spire delle correnti, per i principi visti sopra. Questo fenomeno, che si chiama autoinduzione, è il principale responsabile della grandezza caratteristica di ciascun induttore, ossia l'induttanza. L'induttanza è per gli induttori ciò che la capacità è per i condensatori: la grandezza di riferimento che ne condiziona il funzionamento. Un induttore si lascia attraversare facilmente dalla corrente continua, ma oppone una resistenza alla corrente alternata. Questa resistenza, che si chiama reattanza induttiva, dipende dall'induttanza e dalla frequenza della corrente. Induttori piccoli bloccano le correnti ad alta frequenza, mentre per impedire il passaggio di correnti a bassa frequenza occorrono induttori grossi. L'induttanza si misura in Henry, ed in radiotecnica sono molto usati anche i sottomultipli milliHenry (per i circuiti a bassa frequenza) e microHenry (per i circuiti a radiofrequenza). Una singola spira di un centimetro di raggio ha un'induttanza di circa 0,03 microHenry, ed è la più piccola induttanza che si può realizzare avvolgendo del filo.
Gli induttori trovano impiego in diverse applicazioni, tra cui possiamo segnalare i filtri e i circuiti accordati (o risonanti). I filtri si basano sulla dipendenza della reattanza induttiva dalla frequenza, e permettono di bloccare o lasciar passare particolari bande di frequenza. Molto più importanti sono i circuiti accordati, sui quali si basa gran parte dell'elettronica delle alte frequenze e della radiotecnica. Un circuito accordato nelle sua forma più semplice non è altro che una combinazione di un induttore con un condensatore. Possono essere collegati in serie o in parallelo. Il comportamento di un circuito accordato è strettamente dipendente dalla frequenza del segnale che gli si applica. La materia è complessa, ma possiamo cercare almeno di formarci un'idea qualitativa di ciò che succede. Consideriamo un circuito accordato in parallelo, e immaginiamo di applicare ai suoi capi un segnale di frequenza variabile da zero in su. Per frequenze molto basse l'induttore mostra una reattanza bassa, dunque il segnale viene fortemente attenuato. Per frequenze molto alte sarà il condensatore a cortocircuitare il segnale, a causa della sua reattanza. In tutti i casi intermedi le due reattanze si combineranno in qualche modo dando luogo ad una grandezza che prende il nome di impedenza complessa del circuito. Vi è una particolare frequenza per la quale la reattanza del condensatore diventa identica a quella dell'induttore. A questa frequenza l'impedenza complessa diventa idealmente infinita. Questa frequenza si chiama frequenza di risonanza. Dunque un circuito accordato si comporta come un filtro estremamente selettivo, che lascia passare solo la frequenza di risonanza, o meglio una banda di frequenze centrate sulla frequenza di risonanza (vedi figura qui sopra). La larghezza di questa banda dipende da alcune caratteristiche del circuito, per esempio la resistenza dei fili e le caratteristiche geometriche.
