RLC impedants versus ergutussagedus: resonantsi leidmine

1 · Ennusta

Jada-RLC-vooluringi ergutab vahelduva sagedusega allikas. Kas vooluringi kogu vastasseis voolule (impedants) jõuab miinimumini mingil kindlal sagedusel?

• Impedants jõuab maksimumini mingil sagedusel.
• Impedants ei sõltu ergutussagedusest.
• Jah — impedants jõuab miinimumini (võrdne lihtsalt R-iga) resonantssagedusel ω₀ = 1/√(LC).

2 · Seadista

1. Ava RLC-resonantsi eelseadistus ja vajuta Lähtesta. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F on fikseeritud (sama kui lingitud jada-RLC vooluringi eksperimendis).
2. Lülita sisse impedantsi ja faasinurga näidud.
3. Sea iga katse jaoks ergutuse ringsagedus (kordsetena ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) ja kirjuta üles impedants.

3 · Kogu andmeid

Joonista impedants Z (y-telg) ergutussageduse ω (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kus on miinimum?

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses reaktiivtakistus X = ωL − 1/(ωC), seejärel Z = √(R² + X²) ja φ = atan2(X, R), kasutades R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Võrdle mõlemat tabeliga.
2. Sagedusel ω = ω₀ = 10 rad/s kinnita, et Z = R täpselt ja φ = 0. Selgita, miks induktiivreaktiivtakistus ωL ja mahtuvuslik reaktiivtakistus 1/(ωC) tühistavad resonantsis täpselt, jättes järele ainult takisti vastasseisu.

5 · Laienda

1. Raadio häälestaja on sisuliselt RLC-vooluring, mille resonantssagedust sa muudad (tavaliselt muudetava kondensaatori kaudu), et vastata jaama edastussagedusele, kus impedants langeb ja vool — ja signaal — tõuseb haripunkti. Selgita, miks muudel sagedustel olevad jaamad surutakse maha.
2. Faasinurk φ on negatiivne allpool resonantsi ja positiivne ülalpool. Selgita reaktiivtakistuse valemi X = ωL − 1/(ωC) abil, miks madalad sagedused lasevad kondensaatoril domineerida (negatiivne X), samas kui kõrged sagedused lasevad induktiivpoolil domineerida (positiivne X).

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte