¿Cuál es el significado del factor de almacenamiento Q?

El factor de almacenamiento Q, también conocido como el factor de calidad , es un parámetro adimensional que describe la amortiguación de un sistema oscilante. Es una medida de cuán subdampeado es un oscilador; Un alto factor Q indica una baja tasa de pérdida de energía en relación con la energía almacenada del oscilador. En términos más simples, le dice cuánto tiempo persistirán las oscilaciones antes de decaer a nada.

Aquí hay un desglose de su significado en diferentes contextos:

* Sistemas resonantes (por ejemplo, circuitos LC, resonadores mecánicos): Q representa la relación de la energía almacenada en el resonador a la energía disipada por ciclo. Una Q más alta significa que las oscilaciones continuarán durante muchos ciclos antes de que se pierda una energía significativa. Matemáticamente, a menudo se define como:

Q =2π * (energía almacenada) / (energía disipada por ciclo)

O, de manera equivalente, en términos de frecuencia resonante (Ω₀) y ancho de banda (ΔΩ):

Q =ω₀ / ΔΩ

* Sistemas mecánicos: En un sistema mecánico como un péndulo, Q describe cuántas oscilaciones ocurren antes de que la amplitud decaiga significativamente. Un alto péndulo Q se balanceará durante mucho tiempo antes de detenerse.

* Sistemas eléctricos (por ejemplo, circuitos RLC): En un circuito RLC (resistencia, inductor, condensador), Q está relacionado con la resistencia, la inductancia y la capacitancia. Una Q más alta indica un pico de resonancia más agudo en la respuesta de frecuencia.

En resumen: Un factor Q más alto implica:

* Duración de oscilación más larga

* Pico de resonancia más nítida

* Menos amortiguación

* Selectividad más alta (en filtros)

Un factor Q bajo indica lo contrario:las oscilaciones decaen rápidamente, un pico de resonancia amplio y una amortiguación significativa. El valor de Q puede variar de menos de 1 (muy amortiguado) a miles o incluso millones (altamente subdampado).