Průběh proudu RLC mimo rezonanci

1 · Predikuj

Tento RLC obvod je buzen mimo rezonanci (na polovině rezonanční frekvence), takže jeho proud zaostává nebo předbíhá budicí napětí o pevný fázový úhel. Osciluje okamžitý proud pořád sinusově na stejné frekvenci jako buzení?

2 · Sestavení

  1. Otevři předvolbu rlc-off-resonance a stiskni Resetovat. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, buzení ω = 5 rad/s (polovina rezonančního ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
  2. Zapni odečet okamžitého proudu.
  3. Odečti okamžitý proud v každém uvedeném čase.

3 · Sbírej data

Čas t (s)Okamžitý proud i(t) (A)
0.10
0.30
0.60

Vynes proud i(t) (osa y) proti času t (osa x) pro své tři odečty a načrtni celý cyklus, který ukáže fázové zpoždění vzhledem k sinusovně ve fázi s budicím napětím.

4 · Analyzuj

  1. Nejdřív spočti Z = √(R² + X²) a φ = atan2(X, R) s X = ωL − 1/(ωC) s R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (dává Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Pak spočti i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) s V₀ = 10 V. Porovnej s tabulkou.
  2. Fázový úhel je tady záporný, což znamená, že obvod je na této frekvenci dominovaný kondenzátorem (pod rezonancí). Vysvětli, co záporné φ znamená pro to, zda proud předbíhá, nebo zaostává za budicím napětím.

5 · Rozšiř

  1. Amplituda proudu tady (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) je menší, než by byla přesně při rezonanci (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Vysvětli, proč buzení RLC obvodu mimo rezonanci vždy dává menší amplitudu proudu než buzení při rezonanci.
  2. Protože nerezonanční frekvence dávají menší amplitudy proudu, funguje RLC obvod jako přirozený frekvenční filtr. Vysvětli, proč tento obvod by odpovídal slabě na velmi vysokofrekvenční nebo velmi nízkofrekvenční signál smíchaný s jeho rezonanční frekvencí.

← Zpět na experiment

Elektromagnetismus

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky