RLC srovės bangos forma už rezonanso

1 · Spėk

Ši RLC grandinė žadinama už rezonanso (pusėje jos rezonanso dažnio), tad jos srovė atsilieka arba lenkia žadinamąją įtampą fiksuotu fazės kampu. Ar akimirkinė srovė vis dar svyruoja sinusiškai tuo pačiu dažniu kaip žadinimas?

• Ne — srovė svyruoja kitu dažniu nei žadinimas.
• Taip — srovė svyruoja tiksliai žadinimo dažniu, tiesiog paslinkta fazės atžvilgiu nuo įtampos.
• Srovė visai nėra sinusiška nuostoviojoje būsenoje.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „RLC srovės bangos forma už rezonanso“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, žadinimas ω = 5 rad/s (pusė rezonanso ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
2. Įjunk akimirkinės srovės rodmuo.
3. Skaityk akimirkinę srovę kiekvienu nurodytu laiku.

3 · Rink duomenis

Braišyk srovę i(t) (y ašis) prieš laiką t (x ašis) savo trims rodmenims ir eskizuok pilną ciklą, rodantį fazės atsilikimą nuo sinusoės, fazėje su žadinimo įtampa.

4 · Analizuok

1. Pirmiausia apskaičiuok Z = √(R² + X²) ir φ = atan2(X, R) su X = ωL − 1/(ωC), naudodamas R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (gaunant Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Tada apskaičiuok i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) naudodamas V₀ = 10 V. Palygink su lentele.
2. Fazės kampas čia neigiamas, reiškiantis, kad grandinė šiame dažnyje (žemiau rezonanso) kondensatoriaus vyraujama. Paaiškink, ką neigiamas φ reiškia dėl to, ar srovė lenkia ar atsilieka nuo žadinamosios įtampos.

5 · Išplėsk

1. Srovės amplitudė čia (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) yra mažesnė nei ji būtų tiksliai rezonanse (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Paaiškink, kodėl RLC grandinės žadinimas už rezonanso visada duoda mažesnę srovės amplitudę nei žadinimas rezonanse.
2. Kadangi už rezonanso dažniai gamina mažesnes srovės amplitudes, RLC grandinė veikia kaip natūralus dažnių filtras. Paaiškink, kodėl ši grandinė silpnai atsakyų į labai aukšto ar labai žemo dažnio signalą, sumaišytą su jos rezonanso dažniu.

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai