RLC-strømamplitude på tværs af frekvenser (koblet til kredse)

1 · Forudsig

Dette eksperiment bruger præcis de samme R-, L- og C-værdier som kredseksperimentet rlc-series, her set som et faseor-/vekselstrømsproblem i stedet for en tilkoblingsovergang. Når du svejper driverfrekvensen væk fra resonans i begge retninger, falder strømamplituden så altid?

2 · Opsætning

  1. Åbn forudstillingen rlc-in-circuits, og tryk på Nulstil. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — identiske med rlc-series-kredseksperimentets komponenter.
  2. Slå strømamplitudeaflæsningen til.
  3. Indstil driverens vinkelfrekvens for hvert forsøg (som et multiplum af ω₀ = 10 rad/s), og notér den maksimale strømamplitude.

3 · Saml data

Driverfrekvens ω (rad/s)Spidsstrømsamplitude I_peak (A)
5.00
10.00
20.00

Afbild spidsstrøm I_peak (y-aksen) mod driverfrekvens ω (x-aksen) for dine tre forsøg. Ligger spidsen præcis ved ω₀?

4 · Analysér

  1. Beregn for ét forsøg Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) med R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, og derefter I_peak = V₀/Z med V₀ = 10 V. Sammenlign med tabellen.
  2. Bekræft, at dine to forsøg uden for resonans (under og over ω₀) giver ens strømamplitude, når de ligger lige langt fra resonans i netop dette tilfælde. Forklar, hvorfor strømamplituden topper præcis ved ω₀ og falder symmetrisk på en logaritmisk frekvensskala.

5 · Udvid

  1. Kredseksperimentet rlc-series viser samme hardwares trinrespons (tilkoblingsovergang) på et konstant 10 V-batteri, ikke en sinusformet driver. Forklar, hvorfor 'impedans' og 'resonans' er vekselstrømsbegreber i stationær tilstand, der ikke direkte kan anvendes på det DC-tilkoblingsscenarie.
  2. Hvor brat strømamplituden falder væk fra resonans beskrives af en kreds' 'godhed' Q = ω₀L/R. Beregn Q med denne kreds' R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s, og forklar, om denne kreds har en skarp eller bred resonansspids.

← Tilbage til eksperimentet

Elektromagnetisme

138 gratis printbare fysik-labark