RLC voolulaine vorm resonantsist eemal

1 · Ennusta

Seda RLC-vooluringi ergutatakse resonantsist eemal (poolel tema resonantssagedusel), seega tema vool jääb maha või läheb ette ergutuspinge võrra fikseeritud faasinurga võrra. Kas hetkvool võngub ikka veel siinuseliselt samal sagedusel kui ergutus?

• Ei — vool võngub teisel sagedusel kui ergutus.
• Jah — vool võngub täpselt ergutussagedusel, lihtsalt nihutatud faasis pinge suhtes.
• Vool pole püsiolekus üldse siinuseline.

2 · Seadista

1. Ava resonantsist-eemal RLC eelseadistus ja vajuta Lähtesta. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, ergutus ω = 5 rad/s (pool resonantsi ω₀ = 10 rad/s-st), V₀ = 10 V.
2. Lülita sisse hetkvoolu näit.
3. Loe hetkvool igal loetletud ajal.

3 · Kogu andmeid

Joonista vool i(t) (y-telg) aja t (x-telg) suhtes oma kolme näidu jaoks ning visanda täistsükkel, et näidata faasimahajäämist võrreldes siinuselise lainega, mis on faasis ergutuspingeega.

4 · Analüüsi

1. Arvuta esmalt Z = √(R² + X²) ja φ = atan2(X, R), kus X = ωL − 1/(ωC), kasutades R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (andes Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Seejärel arvuta i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ), kasutades V₀ = 10 V. Võrdle tabeliga.
2. Faasinurk on siin negatiivne, mis tähendab, et vooluring on sel sagedusel (allpool resonantsi) kondensaatoridomineeritud. Selgita, mida negatiivne φ tähendab selle kohta, kas vool läheb ergutuspingest ette või jääb temast maha.

5 · Laienda

1. Voolu amplituud siin (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) on väiksem kui ta oleks täpselt resonantsis (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Selgita, miks RLC-vooluringi ergutamine resonantsist eemal annab alati väiksema voolu amplituudi kui ergutamine resonantsis.
2. Kuna resonantsivälised sagedused tekitavad väiksemaid voolu amplituude, toimib RLC-vooluring loomuliku sagedusfiltrina. Selgita, miks see vooluring reageeriks nõrgalt väga kõrge või väga madala sagedusega signaalile, mis on segatud tema resonantssagedusega.

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte