Impedància RLC contra freqüència d'excitació: trobar la ressonància

1 · Prediu

Un circuit RLC en sèrie és excitat per una font de corrent altern de freqüència variable. Assoleix l'oposició total del circuit al corrent (impedància) un mínim en alguna freqüència particular?

2 · Configura

  1. Obre el predefinit «Impedància RLC contra freqüència d'excitació» i prem Restableix. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F són fixos (iguals que l'experiment de circuit rlc-series enllaçat).
  2. Activa les lectures d'impedància i angle de fase.
  3. Defineix la freqüència angular d'excitació per a cada prova (com a múltiple de ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) i enregistra la impedància.

3 · Recull dades

Freqüència d'excitació ω (rad/s)Angle de fase φ (rad)Impedància Z (Ω)
5.00
10.00
15.00

Representa la impedància Z (eix y) contra la freqüència d'excitació ω (eix x) per a les tres proves. On és el mínim?

4 · Analitza

  1. Per a una prova, calcula la reactància X = ωL − 1/(ωC), i després Z = √(R² + X²) i φ = atan2(X, R), amb R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Compara totes dues amb la taula.
  2. A ω = ω₀ = 10 rad/s, confirma Z = R exactament i φ = 0. Explica per què la reactància inductiva ωL i la capacitiva 1/(ωC) es cancel·len exactament a la ressonància, deixant només l'oposició de la resistència.

5 · Amplia

  1. Un sintonitzador de ràdio és essencialment un circuit RLC la freqüència ressonant del qual ajustes (normalment amb un condensador variable) per coincidir amb la freqüència d'emissió d'una emissora, on la impedància baixa i el corrent — i el senyal — assoleix un pic. Explica per què les emissores d'altres freqüències queden suprimides.
  2. L'angle de fase φ és negatiu per sota de la ressonància i positiu per sobre. Explica, amb la fórmula de reactància X = ωL − 1/(ωC), per què les baixes freqüències fan dominar el condensador (X negativa) i les altes fan dominar l'inductor (X positiva).

← Torna a l'experiment

Electromagnetisme

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles