Secīga RLC: slāpēšana un rezonanse

1 · Prognozē

Secīga RLC ķēde apvieno rezistoru, spoli un kondensatoru. Rezistora vērtība nosaka, vai ķēdes pieeja galīgajam stāvoklim svārstās (paslāpēta) vai nē (pārslāpēta). Vai lielāka pretestība padara svārstības visticamāk vai mazāk ticamas?

• Lielāka pretestība padara svārstības visticamāk.
• Pretestība neietekmē to, vai ķēde svārstās, tikai to, cik ātri tā norimst.
• Lielāka pretestība apspiež svārstības — vairāk pretestības nozīmē vairāk enerģijas izkliedēts uz ciklu, slāpējot jebkuru zvanīšanos.

2 · Iestati

1. Atver secīgās RLC ķēdes eksperimentu un nospied Atiestatīt. L = 1 H, C = 0.01 F ir fiksēti; baterija piegādā 10 V.
2. Ieslēdz kondensatora sprieguma un spoles strāvas rādījumus.
3. Iestati rezistora vērtību katram mēģinājumam un izrēķini slāpēšanas attiecību ζ = R / (2√(L/C)).

3 · Vāc datus

Uzzīmē katram R, vai tu sagaidītu kondensatora spriegumu pārsniegt un zvanīt (ζ < 1, paslāpēta), norimst ātrākajā iespējamajā gludajā pieejā (ζ = 1, kritiski slāpēta) vai pietuvoties lēni bez pārsniegšanas (ζ > 1, pārslāpēta).

4 · Analizē

1. Vienam mēģinājumam izrēķini f₀ = 1/(2π√(LC)) ar L = 1 H, C = 0.01 F (tas pats katram mēģinājumam, jo neatkarīgs no R), tad ζ = R/(2√(L/C)). Salīdzini abus ar tabulu.
2. Šīs ķēdes noklusējuma R = 20 Ω dod tieši ζ = 1 (kritiski slāpēta) — nospied „Atskaņot” pie šīs vērtības un vēro kondensatora spriegumu pietuvoties 10 V pēc iespējas ātrāk bez pārsniegšanas. Izskaidro, ko tu sagaidītu redzēt tā vietā pie R = 10 Ω (ζ = 0.5, paslāpēta).

5 · Paplašina

1. Kritiski slāpētas sistēmas (ζ = 1) ir augstu vērtētas inženierijā — auto amortizatori, piemēram — jo tās atgriežas līdzsvarā ātrākais bez pārsniegšanas vai lēkāšanas. Izskaidro, kāpēc paslāpēts amortizators (ζ < 1) dotu neērtu, lēcīgu braucienu.
2. Rezonanses frekvence f₀ = 1/(2π√(LC)) atkarīga tikai no L un C, nemaz no R — R tikai vadā slāpēšanu. Izskaidro, kāpēc RLC radio uztverošā ķēde izmanto L un C (nevis R), lai izvēlētos, kuras stacijas frekvencei tā atbild.

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas