Godhetstal

Den här artikeln behöver källhänvisningar för att kunna verifieras. (2018-12) Åtgärda genom att lägga till pålitliga källor (gärna som fotnoter). Uppgifter utan källhänvisning kan ifrågasättas och tas bort utan att det behöver diskuteras på diskussionssidan.

(c) Courtesy Spinningspark at Wikipedia, CC BY-SA 3.0

Godhetstal eller Q-värde, Q-faktor, Q, är inom fysik och ingenjörsvetenskap ett mått på hur underdämpat ett svängningssystem är. Den allmänna definitionen är

${\displaystyle Q=2\pi {\frac {\text{maximalt upplagrad energi}}{\text{energiförlust per period}}}=2\pi {\frac {W_{\text{max}}}{P_{f}T}}=\omega {\frac {W_{\text{max}}}{P_{f}}}}$

där P_f betyder förlusteffekt, T är periodtiden och ω svängningsfrekvensen i radianer per sekund.

Definitionen kan tillämpas på alla slags svängande system såsom elektriska svängningskretsar bestående av induktiva och kapacitiva element, ledningsresonatorer, hålrumsresonatorer med flera.

Tillämpas definitionen på en spole genomfluten av strömmen I så erhålls om serieresistansen betecknas med r

${\displaystyle W_{\text{max}}={\frac {1}{2}}L{\hat {I}}^{2},\quad P_{f}=rI^{2}={\frac {1}{2}}r{\hat {I}}^{2}}$

Spolens godhetstal blir därför

${\displaystyle Q=\omega {\frac {L}{r}}}$

Egenskaperna hos induktiva och kapacitiva element beskrivs ofta i en idealiserad form som inte förekommer i praktiken. En resistor har en viss induktans och kapacitans. En spole har en viss lindningsresistans och lindningskapacitans. En kondensators läckage och dielektriska förluster kan representeras av en parallellkonduktans, tilledningstrådarna har resistans och så vidare.

Det är ofta av mindre intresse att veta exakt var förlusterna förekommer utan det intressanta är att veta förlusternas storlek i förhållande till exempelvis reaktansen.

Ett reaktivt element, med induktans eller kapacitans, kan vid en viss frekvens ha reaktansen X och förlusterna orsakade endast av en serieresistans r.

Om R << X är en seriekoppling av r och X mycket nära ekvivalent med reaktansen X parallellkopplad med resistansen R där R är bestämd av

${\displaystyle R={\frac {X^{2}}{r}}}$

Omvändningen gäller också. Om reaktansen är parallellkopplad med resistansen R och R >> r är kretsen approximativt ekvivalent med en seriekoppling av X och resistansen r bestämd av

${\displaystyle r={\frac {X^{2}}{R}}}$

Med godhetstal, Q-värde, för ett reaktivt element menas vanligen

${\displaystyle Q={\frac {|X|}{r}}}$

eller

${\displaystyle Q={\frac {R}{|X|}}}$

vilka båda uttryck är ekvivalenta om Q >> 1; i praktiken Q > 10.

Kretsens godhetstal vid resonans

${\displaystyle Q_{r}={\frac {\omega _{r}L}{R}}={\frac {1}{\omega _{r}CR}}={\frac {1}{R}}{\sqrt {\frac {L}{C}}}}$

där resonansfrekvensen

${\displaystyle \omega _{r}={\frac {1}{\sqrt {LC}}}}$

Godhetstalet är det inverterade värdet av seriekretsens godhetstal:

${\displaystyle Q=R{\sqrt {\frac {C}{L}}}\,}$

• Attenuering
• Elektromagnetisk svängningskrets
• Harmonisk oscillator

• Wikimedia Commons har media som rör Godhetstal.
  Bilder & media