¿Por qué es infinita la ganancia de esta red LC de dos puertos?

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Considere la siguiente red de dos puertos, donde se mide el voltaje en los terminales de salida (sin corriente), y la entrada está conectada a una fuente de alimentación de CA:

Elcálculodelagananciadevoltajedeestecircuitoutilizandolaregladeldivisordeimpedanciaparaloscomponentesdelaserieproporciona:

\begin{align}\frac{V_{out}}{V_{in}}&=\frac{Z_C}{Z_C+Z_L}\\&=\frac{j\omegaL}{j\omegaL+\frac1{j\omegaC}}\\&=\frac{j\omegaL}{j\omegaL-\frac{j}{\omegaC}}\\&=\frac{\omegaL}{\omegaL-\frac1{\omegaC}}\\&=\frac1{1-\frac1{\omega^2LC}}\end{align}

claramentecuando$$\omega=\frac1{\sqrt{LC}}$$entoncesocurriráladivisiónporceroylagananciaquedaráindefinida.Suponiendoquenohayacometidoningúnerroralcalcularlagananciadevoltaje,¿podríaexplicarmecómoestopuedetenersentidofísico?¿Quépasaríaenlavidarealsiseleccionaratodoslosvaloresparaqueseprodujeraladivisiónporcero?

Aparentemente,elvalorparalafrecuenciaangularquesemuestraarribaeslafrecuenciaderesonanciaparaloscircuitosdelaserieLC.Escorrectalasiguienterespuesta(miconjetura):"La ganancia es 'infinita' porque el circuito que se muestra arriba no tiene resistencia, por lo que cada vez se inserta más energía en el circuito, ya que resuena, acumulando energía para siempre. circuito, la ganancia no sería infinita, debido a las pérdidas en el circuito ".

EDITAR: recalculé, incorporando una resistencia en serie, y la función de ganancia cambió como se muestra a continuación (sin resistencia en rojo y con resistencia en púrpura). La gráfica que se muestra es con R = C = L = 1, solo te da una idea de la forma.

    
pregunta hddh

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La ganancia es teóricamente infinita, pero incluso en teoría llevaría un tiempo infinito ver que la salida alcanza una amplitud infinita.

En la práctica física, siempre habrá pérdidas, lo que limitará la ganancia, incluso con una L superconductora y un capacitor de vacío de alta calidad.

Incluso en ausencia de pérdidas, cada uno de los componentes tendrá un límite máximo.

A medida que la energía en el circuito se acumula, la corriente aumenta en el circuito. La fuente de alimentación deberá admitir esa corriente, ninguna fuente de alimentación puede entregar una corriente de carga infinita. Los cables que conectan los componentes se fundirán con una corriente finita.

Si el inductor se fabrica en un núcleo de hierro o ferrita, a medida que la corriente se acumula, se saturará, cambiando la L y desafinando la resonancia.

Si volteas la L y la C, tienes el extremo comercial de una bobina Tesla de 'lupa'. Cuando la energía en el condensador, que es el voltaje en él, se eleva lo suficiente, brotan chispas bonitas. Cualquier condensador tendrá una tensión de resistencia máxima. Ningún condensador, a menos que tenga una distancia infinita entre sus placas (es decir, no tiene un condensador real), puede soportar un voltaje infinito.

    
respondido por el Neil_UK

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