RLC-virran amplitudi taajuuksien yli (linkitetty virtapiireihin)

1 · Ennusta

Tämä koe käyttää täsmälleen samoja R-, L-, C-arvoja kuin rlc-series-piirikoe, nähtynä tässä fasori-/AC-ongelmana kytkintransientin sijaan. Kun pyyhkäiset ajotaajuutta pois resonanssista kumpaankin suuntaan, laskeeko virran amplitudi aina?

2 · Kokoa

  1. Avaa RLC piireissä -esiasetus ja paina Nollaa. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V – identtinen rlc-series-piirikokeen komponentteihin.
  2. Ota käyttöön virran amplitudin lukema.
  3. Aseta ajokulmataajuus jokaiselle suoritukselle (ω₀ = 10 rad/s monikertana) ja kirjaa huippuvirran amplitudi.

3 · Kerää data

Ajotaajuus ω (rad/s)Huippuvirran amplitudi I_peak (A)
5.00
10.00
20.00

Kuvaa huippuvirta I_peak (y-akseli) ajotaajuutta ω vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko huippu täsmälleen kohdassa ω₀?

4 · Analysoi

  1. Yhdelle suoritukselle laske Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) arvoilla R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, sitten I_peak = V₀/Z arvolla V₀ = 10 V. Vertaa taulukkoon.
  2. Varmenna, että kaksi resonanssin ulkopuolista suoritustasi (ω₀:n alapuolella ja yläpuolella) antavat yhtä suuren virran amplitudin, kun ne ovat yhtä kaukana resonanssista tässä erityistapauksessa. Selitä, miksi virran amplitudi huipentuu täsmälleen kohdassa ω₀ ja laskee symmetrisesti log-taajuusasteikolla.

5 · Laajenna

  1. RLC-sarjapiirikoe näyttää saman laitteiston askelvasteen (kytkintransientin) vakioon 10 V paristoon, ei sinimuontoiseen ajoon. Selitä, miksi ”impedanssi” ja ”resonanssi” ovat AC-vakiotilakäsitteitä, jotka eivät sovellu suoraan siihen DC-kytkintilanteeseen.
  2. Kuinka terävästi virran amplitudi laskee pois resonanssista, kuvaa piirin ”laatutekijä” Q = ω₀L/R. Käyttäen tämän piirin arvoja R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s, laske Q ja selitä, onko tällä piirillä terävä vai leveä resonanssihuippu.

← Takaisin kokeeseen

Sähkömagnetismi

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia