Amplituda proudu RLC napříč frekvencemi (propojeno s Obvody)

1 · Predikuj

Tento experiment používá přesně stejné hodnoty R, L, C jako experiment obvodů rlc-series, tady pohledem jako fázorový/problém střídavého proudu místo přechodného děje při zapnutí. Jak zametáš budicí frekvenci od rezonance oběma směry, klesá amplituda proudu vždy?

2 · Sestavení

  1. Otevři předvolbu rlc-in-circuits a stiskni Resetovat. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — identické se součástkami experimentu obvodů rlc-series.
  2. Zapni odečet amplitudy proudu.
  3. Nastav budicí úhlovou frekvenci pro každý pokus (jako násobek ω₀ = 10 rad/s) a zapiš vrcholnou amplitudu proudu.

3 · Sbírej data

Budicí úhlová frekvence ω (rad/s)Amplituda špičkového proudu I_peak (A)
5.00
10.00
20.00

Vynes vrcholný proud I_peak (osa y) proti budicí frekvenci ω (osa x) pro své tři pokusy. Sedí vrchol přesně na ω₀?

4 · Analyzuj

  1. Pro jeden pokus spočti Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) s R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, pak I_peak = V₀/Z s V₀ = 10 V. Porovnej s tabulkou.
  2. Potvrď, že tvé dva nerezonanční pokusy (pod a nad ω₀) dávají stejnou amplitudu proudu při stejném odstupu od rezonance v tomto konkrétním případě. Vysvětli, proč amplituda proudu vrcholí přesně na ω₀ a symetricky klesá na logaritmické frekvenční škále.

5 · Rozšiř

  1. Experiment obvodů rlc-series ukazuje skokovou odezvu téhož hardwaru (přechodný děj při zapnutí) na konstantní baterii 10 V, ne sinusové buzení. Vysvětli, proč „impedance“ a „rezonance“ jsou pojmy ustáleného stavu střídavého proudu, které se na ten scénář zapnutí DC přímo nevztahují.
  2. O to, jak ostře amplituda proudu klesá mimo rezonanci, vypovídá „činitel jakosti“ obvodu Q = ω₀L/R. Použij R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s tohoto obvodu, spočti Q a vysvětli, zda má tento obvod ostrý, nebo široký rezonanční vrchol.

← Zpět na experiment

Elektromagnetismus

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky