Amplitud de corriente RLC a través de frecuencias (vinculada a circuitos)
1 · Predecir
Este experimento utiliza exactamente los mismos valores R, L, C que el experimento de circuitos en serie rlc, visto aquí como un problema de fasor/CA en lugar de un transitorio de encendido. A medida que aleja la frecuencia del excitador de la resonancia en cualquier dirección, ¿la amplitud de la corriente siempre disminuye?
- Sí, alejarse de la resonancia en cualquier dirección (ω superior o inferior) disminuye la amplitud de la corriente, ya que la impedancia aumenta en ambos lados.
- La amplitud de corriente solo disminuye para frecuencias por encima de la resonancia.
- La amplitud de corriente solo disminuye para frecuencias por debajo de la resonancia.
2 · Configurar
- Abra el preajuste rlc-in-circuits y presione Restablecer. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V: idénticos a los componentes del experimento de circuitos de la serie rlc.
- Habilite la lectura de amplitud de corriente.
- Establezca la frecuencia angular de accionamiento para cada prueba (como un múltiplo de ω₀ = 10 rad/s) y registre la amplitud de corriente máxima.
3 · Recopilar Datos
| Frecuencia de accionamiento ω (rad/s) | Amplitud de corriente pico I_pico (A) |
|---|---|
| 5.00 | |
| 10.00 | |
| 20.00 |
Grafique la corriente máxima I_pico (eje y) contra la frecuencia de accionamiento ω (eje x) para sus tres pruebas. ¿El pico se sitúa exactamente en ω₀?
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) usando R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, luego I_peak = V₀/Z usando V₀ = 10 V. Compare con la tabla.
- Confirme que sus dos pruebas fuera de resonancia (por debajo y por encima de ω₀) den la misma amplitud de corriente cuando estén igualmente espaciadas de la resonancia en este caso específico. Explique por qué la amplitud de la corriente alcanza su punto máximo exactamente en ω₀ y disminuye simétricamente en una escala de frecuencia logarítmica.
5 · Ampliar
- El experimento de circuitos de la serie rlc muestra la respuesta escalonada de este mismo hardware (transitorio de encendido) a una batería 10 V constante, no a un accionamiento sinusoidal. Explique por qué "impedancia" y "resonancia" son conceptos de estado estacionario de CA que no se aplican directamente a ese escenario de encendido de CC.
- La brusquedad con que la amplitud de la corriente cae fuera de la resonancia se describe mediante el 'factor de calidad' de un circuito Q = ω₀L/R. Usando R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s de este circuito, calcule Q y explique si este circuito tiene un pico de resonancia amplio o agudo.