RLC voolu amplituu üle sageduste (seotud vooluringidega)

1 · Ennusta

See eksperiment kasutab täpselt samu R, L, C väärtusi kui jada-RLC vooluringite eksperiment, vaadatuna siin kui fasori/vahelduvvoolu ülesannet pigem kui sisselülitamise siirdena. Kui sa pühid ergutussageduse resonantsist eemale kummassegi suunas, kas voolu amplituud alati kahaneb?

2 · Seadista

  1. Ava vooluringitega seotud RLC eelseadistus ja vajuta Lähtesta. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, V₀ = 10 V — identne jada-RLC vooluringite eksperimendi komponentidega.
  2. Lülita sisse voolu amplituudi näit.
  3. Sea iga katse jaoks ergutuse ringsagedus (kordsetena ω₀ = 10 rad/s) ja kirjuta üles tippvoolu amplituud.

3 · Kogu andmeid

Ergutussagedus ω (rad/s)Tippvoolu amplituud I_peak (A)
5.00
10.00
20.00

Joonista tippvool I_peak (y-telg) ergutussageduse ω (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas tipp istub täpselt ω₀-l?

4 · Analüüsi

  1. Arvuta ühes katses Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²), kasutades R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, seejärel I_peak = V₀/Z, kasutades V₀ = 10 V. Võrdle tabeliga.
  2. Kinnita, et sinu kaks resonantsivälist katset (allpool ja ülalpool ω₀) annavad selles konkreetses juhus võrdse voolu amplituudi, kui võrdsel kaugusel resonantsist. Selgita, miks voolu amplituud tõuseb haripunkti täpselt ω₀-l ja kahaneb sümmeetriliselt logaritmelisel sagedusskaalal.

5 · Laienda

  1. Jada-RLC vooluringite eksperiment näitab sama raudvara astmkajat (sisselülitamise siiret) konstantsele 10 V patareile, mitte siinuselisele ergutusele. Selgita, miks „impedants“ ja „resonants“ on vahelduvvoolu püsiolekumõisted, mis ei rakendu otse sellele alalisvoolu sisselülitamise stsenaariumile.
  2. Seda, kui teravalt voolu amplituud resonantsist eemale kahaneb, kirjeldab vooluringi „hüvustegur“ Q = ω₀L/R. Kasutades selle vooluringi R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s, arvuta Q ja selgita, kas sellel vooluringil on terav või lai resonantsi tipp.

← Tagasi eksperimendi juurde

Elektromagnetism

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte