Forma d'onda RLC lontano dalla risonanza
1 · Prevedi
Questo RLC è eccitato fuori risonanza (a metà della risonante), quindi la corrente sfasa fissamente dalla tensione. La corrente istantanea oscilla comunque sinusoidalmente alla frequenza d'eccitazione?
- No: oscilla a un'altra frequenza.
- Sì: oscilla alla frequenza esatta d'eccitazione, solo sfasata.
- Non è sinusoidale in regime stazionario.
2 · Configurazione
- Apri il preset rlc-off-resonance e premi Reset. R = 20 Ω; L = 1 H; C = 0.01 F; pilotaggio ω = 5 rad/s (metà della ω₀ = 10 rad/s di risonanza); V₀ = 10 V.
- Attiva la lettura della corrente istantanea.
- Leggi la corrente a ogni tempo indicato.
3 · Raccogli dati
| Tempo t (s) | Corrente i(t) (A) |
|---|---|
| 0.10 | |
| 0.30 | |
| 0.60 |
Traccia i(t) (asse y) contro t (asse x) per le tre letture e abbozza un ciclo mostrando lo sfasamento.
4 · Analizza
- Prima calcola Z = √(R² + X²) e φ = atan2(X, R) con X = ωL − 1/(ωC), usando R = 20 Ω; L = 1 H; C = 0.01 F; ω = 5 rad/s (dando Z = 25 Ω; φ ≈ −0.64 rad). Poi calcola i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) usando V₀ = 10 V. Confronta con la tabella.
- Lo sfasamento è negativo: il circuito è capacitivo a questa frequenza (sotto risonanza). Spiega cosa significa un φ negativo per l'anticipo o ritardo della corrente.
5 · Estendi
- L'ampiezza della corrente qui (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) è minore di quella che sarebbe esattamente alla risonanza (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Spiega perché pilotare un circuito RLC fuori risonanza dà sempre un'ampiezza di corrente minore che pilotarlo alla risonanza.
- Le frequenze fuori risonanza danno ampiezze minori: l'RLC è un filtro naturale. Spiega perché risponderebbe debolmente a un segnale molto alto o molto basso mescolato alla risonante.