Seri RLC: Redaman dan Resonansi

1 · Memprediksi

Rangkaian RLC seri menggabungkan resistor, induktor, dan kapasitor. Nilai resistor menentukan apakah pendekatan rangkaian terhadap keadaan akhirnya berosilasi (underdamped) atau tidak (overdamped). Apakah resistensi yang lebih besar membuat osilasi lebih besar atau lebih kecil kemungkinannya?

• Resistensi yang lebih besar membuat osilasi lebih mungkin terjadi.
• Resistansi tidak mempengaruhi apakah rangkaian berosilasi, hanya seberapa cepat ia menetap.
• Resistansi yang lebih besar akan menekan osilasi — hambatan yang lebih besar berarti lebih banyak energi yang hilang per siklus, sehingga meredam dering apa pun.

2 · Pengaturan

1. Buka preset rlc-series dan tekan Reset. L = 1 H, C = 0.01 F tetap; baterai memasok 10 V.
2. Aktifkan pembacaan tegangan kapasitor dan arus induktor.
3. Tetapkan nilai resistor untuk setiap percobaan dan hitung rasio redaman ζ = R / (2√(L/C)).

3 · Kumpulkan Data

Buat sketsa, untuk setiap nilai R, apakah Anda mengharapkan tegangan kapasitor melampaui nilai akhir dan berosilasi (ζ < 1, kurang teredam), menetap melalui pendekatan mulus tercepat (ζ = 1, teredam kritis), atau mendekati perlahan tanpa melampaui (ζ > 1, teredam berlebih).

4 · Analisis

1. Untuk satu percobaan, hitung f₀ = 1 /(2π√(LC)) menggunakan L = 1 H, C = 0.01 F (sama untuk setiap percobaan, karena tidak bergantung pada R), lalu ζ = R/(2√(L/C)). Bandingkan keduanya dengan tabel.
2. R = 20 Ω default sirkuit ini memberikan tepat ζ = 1 (teredam kritis) — tekan Putar pada nilai tersebut dan lihat tegangan kapasitor mendekati 10 V secepat mungkin tanpa melampaui batas. Jelaskan apa yang Anda harapkan untuk dilihat di R = 10 Ω (ζ = 0.5 , underdamped).

5 · Perluas

1. Sistem teredam kritis (ζ = 1) sangat berharga di bidang teknik - peredam kejut mobil, misalnya - karena sistem ini paling cepat kembali ke keseimbangan tanpa melampaui batas atau memantul. Jelaskan mengapa peredam kejut yang kurang redaman (ζ < 1) akan menyebabkan pengendaraan menjadi tidak nyaman dan goyang.
2. Frekuensi resonansi f₀ = 1/(2π√(LC)) hanya bergantung pada L dan C, tidak bergantung pada R sama sekali — R hanya mengontrol redaman. Jelaskan mengapa rangkaian penyetelan radio RLC menggunakan L dan C (bukan R) untuk memilih frekuensi stasiun mana yang diresponnya.

Fisika di Balik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembar Kerja Laboratorium Fisika Gratis yang Bisa Dicetak