Forma de onda de corriente RLC lejos de la resonancia
1 · Predecir
Este circuito RLC se activa fuera de resonancia (a la mitad de su frecuencia de resonancia), por lo que su corriente se retrasa o adelanta el voltaje de activación en un ángulo de fase fijo. ¿La corriente instantánea todavía oscila de forma sinusoidal a la misma frecuencia que el variador?
- No, la corriente oscila a una frecuencia diferente a la de accionamiento.
- Sí, la corriente oscila a la frecuencia de accionamiento exacta, simplemente desfasada en relación con el voltaje.
- La corriente no es en absoluto sinusoidal en estado estable.
2 · Configurar
- Abra el preajuste rlc-off-resonance y presione Restablecer. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, accionamiento ω = 5 rad/s (la mitad del ω₀ resonante = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
- Habilite la lectura de corriente instantánea.
- Lea la corriente instantánea en cada momento indicado.
3 · Recopilar Datos
| Tiempo t (s) | Corriente instantánea i(t) (A) |
|---|---|
| 0.10 | |
| 0.30 | |
| 0.60 |
Grafique la corriente i(t) (eje y) contra el tiempo t (eje x) para sus tres lecturas y dibuje un ciclo completo para mostrar el desfase relativo a una onda sinusoidal en fase con el voltaje de accionamiento.
4 · Analizar
- Primero calcule Z = √(R² + X²) y φ = atan2(X, R) con X = ωL − 1/(ωC), usando R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (dando Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Luego calcula i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) usando V₀ = 10 V. Compare con la tabla.
- El ángulo de fase aquí es negativo, lo que significa que el circuito está dominado por el condensador a esta frecuencia (por debajo de la resonancia). Explique qué significa un φ negativo para si la corriente adelanta o retrasa el voltaje de accionamiento.
5 · Ampliar
- La amplitud de corriente aquí (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) es menor de lo que sería exactamente en resonancia (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Explique por qué excitar un circuito RLC fuera de resonancia siempre da como resultado una amplitud de corriente menor que excitarlo en resonancia.
- Debido a que las frecuencias fuera de resonancia producen amplitudes de corriente más pequeñas, un circuito RLC actúa como un filtro de frecuencia natural. Explique por qué este circuito respondería débilmente a una señal de muy alta o muy baja frecuencia mezclada con su frecuencia de resonancia.