Jada-RLC: sumbumus ja resonants

1 · Ennusta

Jada-RLC-vooluring ühendab takisti, induktiivpooli ja kondensaatori. Takisti väärtus määrab, kas vooluringi lähenemine lõppolekule võnkub (vähese sumbumusega) või mitte (tugevalt summutatud). Kas suurem takistus muudab võnkumise tõenäolisemaks või vähem tõenäoliseks?

• Suurem takistus muudab võnkumise tõenäolisemaks.
• Takistus ei mõjuta, kas vooluring võngub, ainult seda, kui kiiresti ta seatakse.
• Suurem takistus surub võnkumise maha — rohkem takistust tähendab rohkem energiat hajutatud tsükli kohta, summutades igasugust helisemist.

2 · Seadista

1. Ava jada-RLC eelseadistus ja vajuta Lähtesta. L = 1 H, C = 0,01 F on fikseeritud; patarei annab 10 V.
2. Lülita sisse kondensaatori pinge ja induktiivpooli voolu näidud.
3. Sea iga katse jaoks takisti väärtus ja arvuta sumbumustegur ζ = R / (2√(L/C)).

3 · Kogu andmeid

Visanda iga R väärtuse jaoks, kas sa ootaksid kondensaatori pinget üle löövat ja helisevat (ζ < 1, vähese sumbumusega), seadvat kõigevõimalikul kiireimal sujuval lähenemisel (ζ = 1, kriitiliselt summutatud) või lähenevat aeglaselt ilma üleshüppeta (ζ > 1, tugevalt summutatud).

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses f₀ = 1/(2π√(LC)), kasutades L = 1 H, C = 0.01 F (sama igas katses, sest see ei sõltu R-ist), seejärel ζ = R/(2√(L/C)). Võrdle mõlemat tabeliga.
2. Selle vooluringi vaikimisi R = 20 Ω annab täpselt ζ = 1 (kriitiliselt summutatud) — vajuta sellel väärtusel Esita ja vaata, kuidas kondensaatori pinge lähib 10 V-le võimalikult kiiresti ilma üle löömata. Selgita, mida sa ootaksid näha hoopis R = 10 Ω juures (ζ = 0,5, vähese sumbumusega).

5 · Laienda

1. Kriitiliselt summutatud süsteeme (ζ = 1) hinnatakse inseneris kõrgelt — näiteks auto amortisaatorid — sest nad naasevad tasakaalu kõige kiiremini ilma üleshüppe ja põrklemiseta. Selgita, miks vähese sumbumusega amortisaator (ζ < 1) annaks ebamugava, põrkleva sõidu.
2. Resonantssagedus f₀ = 1/(2π√(LC)) sõltub ainult L-ist ja C-st, mitte üldse R-ist — R ainult juhib sumbumust. Selgita, miks RLC-raadios häälestusvooluring kasutab just L-i ja C-d (mitte R-i), et valida, missuguse jaama sagedusele ta reageerib.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte