Amplitud de corrent RLC per freqüències (enllaçat amb Circuits)

1 · Prediu

Aquest experiment fa servir exactament els mateixos R, L, C que l'experiment de circuits rlc-series, vist aquí com un problema de fasors/corrent altern en lloc d'un transitori d'encesa. A mesura que escombres la freqüència d'excitació lluny de la ressonància en qualsevol direcció, disminueix sempre l'amplitud de corrent?

• Sí: allunyar-se de la ressonància en qualsevol direcció (ω més alta o més baixa) disminueix l'amplitud de corrent, perquè la impedància puja per tots dos costats.
• L'amplitud de corrent només disminueix per a freqüències per sobre de la ressonància.
• L'amplitud de corrent només disminueix per a freqüències per sota de la ressonància.

2 · Configura

1. Obre el predefinit «Amplitud de corrent RLC per freqüències (enllaçat amb Circuits)» i prem Restableix. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — idèntics als components de l'experiment de circuits rlc-series.
2. Activa la lectura d'amplitud de corrent.
3. Defineix la freqüència angular d'excitació per a cada prova (com a múltiple de ω₀ = 10 rad/s) i enregistra l'amplitud de corrent màxima.

3 · Recull dades

Representa el corrent màxim I_peak (eix y) contra la freqüència d'excitació ω (eix x) per a les tres proves. El pic seu exactament a ω₀?

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) amb R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, i després I_peak = V₀/Z amb V₀ = 10 V. Compara-ho amb la taula.
2. Confirma que les teves dues proves fora de ressonància (per sota i per sobre de ω₀) donen amplituds iguals quan estan igualment espaiades de la ressonància en aquest cas concret. Explica per què l'amplitud assoleix el pic exactament a ω₀ i cau simètricament en escala logarítmica de freqüència.

5 · Amplia

1. L'experiment de circuits rlc-series mostra la resposta a l'escaló d'aquest mateix maquinari (transitori d'encesa) a una bateria constant de 10 V, no una excitació sinusoidal. Explica per què «impedància» i «ressonància» són conceptes de règim estacionari de corrent altern que no s'apliquen directament a aquell escenari d'encesa de corrent continu.
2. Com de fort cau l'amplitud de corrent allunyant-se de la ressonància es descriu amb el «factor de qualitat» del circuit Q = ω₀L/R. Amb el R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s d'aquest circuit, calcula Q i explica si aquest circuit té un pic de ressonància agut o ample.

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles