Πλάτος ρεύματος RLC κατά μήκος συχνοτήτων (Συνδεδεμένο με Κυκλώματα)

1 · Πρόβλεψε

Αυτό το πείραμα χρησιμοποιεί τις ακριβώς ίδιες τιμές R, L, C με το πείραμα rlc-series κυκλωμάτων, θεωρούμενο εδώ ως πρόβλημα phasor/AC αντί μεταβατικής κατάστασης ανοίγματος διακόπτη. Καθώς σαρώνεις τη συχνότητα διέγερσης μακριά από τον συντονισμό προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, το πλάτος ρεύματος πάντα μειώνεται;

• Ναι — απομάκρυνση από τον συντονισμό προς οποιαδήποτε κατεύθυνση (υψηλότερο ή χαμηλότερο ω) μειώνει το πλάτος ρεύματος, αφού η impedance ανεβαίνει και στις δύο πλευρές.
• Το πλάτος ρεύματος μειώνεται μόνο για συχνότητες πάνω από τον συντονισμό.
• Το πλάτος ρεύματος μειώνεται μόνο για συχνότητες κάτω από τον συντονισμό.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή rlc-in-circuits και πάτησε Επαναφορά. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — πανομοιότυπο με τα στοιχεία του πειράματος rlc-series κυκλωμάτων.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη πλάτους ρεύματος.
3. Ρύθμισε τη γωνιακή συχνότητα διέγερσης για κάθε δοκιμή (ως πολλαπλάσιο του ω₀ = 10 rad/s) και κατέγραψε το κορυφαίο πλάτος ρεύματος.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το κορυφαίο ρεύμα I_peak (άξονας y) έναντι της συχνότητας διέγερσης ω (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Κάθεται η κορύφωση ακριβώς στο ω₀;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) χρησιμοποιώντας R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, μετά I_peak = V₀/Z χρησιμοποιώντας V₀ = 10 V. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Επιβεβαίωσε ότι οι δύο δοκιμές εκτός συντονισμού σου (κάτω και πάνω από το ω₀) δίνουν ίσο πλάτος ρεύματος όταν είναι ισόχωρα τοποθετημένες από τον συντονισμό σε αυτή τη συγκεκριμένη περίπτωση. Εξήγησε γιατί το πλάτος ρεύματος κορυφώνεται ακριβώς στο ω₀ και πέφτει συμμετρικά σε λογαριθμική κλίμακα συχνότητας.

5 · Επέκταση

1. Το πείραμα rlc-series κυκλωμάτων δείχνει την απόκριση βήματος (μεταβατική κατάσταση ανοίγματος διακόπτη) του ίδιου υλικού σε σταθερή μπαταρία 10 V, όχι ημιτονοειδή διέγερση. Εξήγησε γιατί «impedance» και «συντονισμός» είναι έννοιες AC μόνιμης κατάστασης που δεν εφαρμόζουν ευθέως σε εκείνο το σενάριο DC ανοίγματος διακόπτη.
2. Το πόσο απότομα πέφτει το πλάτος ρεύματος μακριά από τον συντονισμό περιγράφεται από τον «παράγοντα ποιότητας» Q = ω₀L/R του κυκλώματος. Χρησιμοποιώντας R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s αυτού του κυκλώματος, υπολόγισε το Q και εξήγησε αν αυτό το κύκλωμα έχει απότομη ή πλατιά κορύφωση συντονισμού.

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής