Amplitude de courant RLC à travers les fréquences (liée aux circuits)
1 · Prédire
Cette expérience utilise exactement les mêmes valeurs R, L, C que l'expérience des circuits de la série rlc, considérée ici comme un problème de phaseur/AC au lieu d'un transitoire de mise en marche. Lorsque vous éloignez la fréquence d'entraînement de la résonance dans les deux sens, l'amplitude du courant diminue-t-elle toujours ?
- Oui - s'éloigner de la résonance dans les deux sens (ω supérieur ou inférieur) diminue l'amplitude du courant, car l'impédance augmente des deux côtés.
- L'amplitude du courant ne diminue que pour les fréquences supérieures à la résonance.
- L'amplitude du courant ne diminue que pour les fréquences inférieures à la résonance.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage rlc-in-circuits et appuyez sur Réinitialiser. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — identiques aux composants de l'expérience des circuits de la série rlc.
- Activez la lecture de l’amplitude du courant.
- Réglez la fréquence angulaire d'entraînement pour chaque essai (en tant que multiple de ω₀ = 10 rad/s) et enregistrez l’amplitude du courant de pointe.
3 · Collecter les Données
| Fréquence d'entraînement ω (rad/s) | Amplitude du courant de crête I_peak (A) |
|---|---|
| 5.00 | |
| 10.00 | |
| 20.00 |
Tracez le courant de crête I_peak (axe y) par rapport à la fréquence d'entraînement ω (axe x) pour vos trois essais. Le pic se situe-t-il exactement à ω₀ ?
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) en utilisant R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, puis I_peak = V₀/Z en utilisant V₀ = 10 V. Comparez avec le tableau.
- Confirmez que vos deux essais hors résonance (en dessous et au-dessus de ω₀) donnent une amplitude de courant égale à égale distance de la résonance dans ce cas spécifique. Expliquez pourquoi l'amplitude du courant culmine exactement à ω₀ et diminue symétriquement sur une échelle logarithmique de fréquence.
5 · Approfondir
- L'expérience sur les circuits de la série rlc montre la réponse échelonnée de ce même matériel (transitoire de mise sous tension) à une batterie 10 V constante, et non à un entraînement sinusoïdal. Expliquez pourquoi « impédance » et « résonance » sont des concepts en régime permanent CA qui ne s'appliquent pas directement à ce scénario de mise sous tension CC.
- La façon dont l'amplitude du courant diminue par rapport à la résonance est décrite par le « facteur de qualité » d'un circuit Q = ω₀L/R. En utilisant R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s de ce circuit, calculez Q et expliquez si ce circuit a un pic de résonance net ou large.