RLC impedancija naspram frekvencije pobude: traženje rezonancije

1 · Predviđanje

Serijski RLC krug pobuđuje izvor izmjenične struje promjenjive frekvencije. Dostiže li ukupno opiranje kruga struji (impedancija) minimum na nekoj određenoj frekvenciji?

• Impedancija dostiže maksimum na nekoj frekvenciji.
• Impedancija ne ovisi o frekvenciji pobude.
• Da — impedancija dostiže minimum (jednak samo R) na rezonantnoj frekvenciji ω₀ = 1/√(LC).

2 · Postava

1. Otvori postav rlc-resonance i pritisni Resetiraj. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F fiksni (isto kao povezani pokus kruga rlc-series).
2. Omogući očitanja impedancije i faznog kuta.
3. Postavi kutnu frekvenciju pobude za svaki pokušaj (kao višekratnik ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) i zabilježi impedanciju.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj impedanciju Z (y-os) naspram frekvencije pobude ω (x-os) za svoja tri pokušaja. Gdje je minimum?

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj reaktanciju X = ωL − 1/(ωC), zatim Z = √(R² + X²) i φ = atan2(X, R), koristeći R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Usporedi oba s tablicom.
2. Pri ω = ω₀ = 10 rad/s, potvrdi Z = R točno i φ = 0. Objasni zašto se induktivna reaktancija ωL i kapacitivna reaktancija 1/(ωC) točno poništavaju pri rezonanciji, ostavljajući samo opiranje otpornika.

5 · Proširenje

1. Tuner radija u biti je RLC krug čiju rezonantnu frekvenciju podešavaš (obično promjenjivim kondenzatorom) da odgovara frekvenciji odašiljanja stanice, gdje impedancija pada, a struja — i signal — dostižu vrh. Objasni zašto su stanice na drugim frekvencijama potisnute.
2. Fazni kut φ negativan je ispod rezonancije i pozitivan iznad nje. Objasni, koristeći formulu reaktancije X = ωL − 1/(ωC), zašto niske frekvencije daju dominaciju kondenzatora (negativan X), a visoke dominaciju zavojnice (pozitivan X).

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis