Nuoseklioji RLC: slopinimas ir rezonansas

1 · Spėk

Rezistoriaus reikšmė lemia, ar grandinės artėjimas prie galutinės būsenos svyruoja (nepakankamai slopintas), ar ne (perdėtai slopintas).…

• 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