Nuoseklioji RLC: slopinimas ir rezonansas

1 · Spėk

Nuoseklioji RLC grandinė jungia rezistorių, ritę ir kondensatorių. Rezistoriaus reikšmė lemia, ar grandinės artėjimas prie galutinės būsenos svyruoja (nuslopintasis), ar ne (perdėlotasis). Ar didesnė varža daro svyravimą labiau ar mažiau tikėtiną?

• Didesnė varža daro svyravimą labiau tikėtiną.
• Varža neveikia to, ar grandinė svyruoja, tik kaip greitai nusistovi.
• Didesnė varža slopina svyravimą — daugiau varžos reiškia daugiau energijos išsklaidyta per ciklą, slopinant bet kokį skambėjimą.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Nuoseklioji RLC“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. L = 1 H, C = 0.01 F fiksuoti; baterija tiekia 10 V.
2. Įjunk kondensatoriaus įtampos ir ritės srovės rodmenis.
3. Nustatyk rezistoriaus reikšmę kiekvienam bandymui ir apskaičiuok slopinimo santykį ζ = R / (2√(L/C)).

3 · Rink duomenis

Eskizuok, kiekvienai R reikšmei, ar tikėtumeisi kondensatoriaus įtampą peršokti ir skambėti (ζ < 1, nuslopintasis), nusistoti greičiausiu įmanomu sklandžiu artėjimu (ζ = 1, kritiškai slopintasis) ar artėti lėtai be peršoko (ζ > 1, perdėlotasis).

4 · Analizuok

1. Vienam bandymui apskaičiuok f₀ = 1/(2π√(LC)) naudodamas L = 1 H, C = 0.01 F (tas pats kiekvienam bandymui, nes nepriklauso nuo R), tada ζ = R/(2√(L/C)). Palygink abu su lentele.
2. Šios grandinės numatytasis R = 20 Ω duoda tiksliai ζ = 1 (kritiškai slopintasis) — spausk Leisti su ta reikšme ir žiūrėk, kaip kondensatoriaus įtampa artėja prie 10 V kuo greičiau be peršokimo. Paaiškink, ko tikėtumeisi vietoj to esant R = 10 Ω (ζ = 0.5, nuslopintasis).

5 · Išplėsk

1. Kritiškai slopintos sistemos (ζ = 1) vertinamos inžinerijoje — pvz., automobilio amortizatoriai — nes jos grįžta į pusiausvyrą greičiausiai be jokio peršokimo ar šokinėjimo. Paaiškink, kodėl nuslopintasis amortizatorius (ζ < 1) duotų nepatogų, šokinėjantį važiavimą.
2. Rezonanso dažnis f₀ = 1/(2π√(LC)) priklauso tik nuo L ir C, visai ne nuo R — R tik valdo slopinimą. Paaiškink, kodėl RLC radijo derinimo grandinė naudoja L ir C (ne R), kad išsirinktų, kurios stoties dažniui atsakyti.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai