Bentuk Gelombang Arus RLC di Luar Resonans

1 · Ramal

Litar RLC ini dipacu luar-resonans (pada separuh frekuensi resonannya), jadi arusnya ketinggalan atau mendahului voltan pacuan dengan sudut fasa tetap. Adakah arus seketika masih berayun sinus pada frekuensi yang sama dengan pacuan?

• Tidak -- arus berayun pada frekuensi berbeza daripada pacuan.
• Ya -- arus berayun pada frekuensi pacuan yang tepat, cuma teranjak fasa relatif kepada voltan.
• Arus bukan sinus langsung dalam keadaan malar.

2 · Susun

1. Buka praset rlc-luar-resonans dan tekan Set semula. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, pacuan ω = 5 rad/s (separuh ω₀ = 10 rad/s resonan), V₀ = 10 V.
2. Aktifkan bacaan arus-seketika.
3. Baca arus seketika pada setiap masa tersenarai.

3 · Kumpul Data

Plot arus i(t) (paksi-y) melawan masa t (paksi-x) bagi tiga bacaan anda, dan lakarkan satu kitaran penuh untuk menunjukkan ketinggalan fasa relatif kepada satu gelombang sinus sefasa dengan voltan pacuan.

4 · Analisis

1. Mula-mula kira Z = √(R² + X²) dan φ = atan2(X, R) dengan X = ωL − 1/(ωC), menggunakan R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (memberi Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Kemudian kira i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) menggunakan V₀ = 10 V. Bandingkan dengan jadual.
2. Sudut fasa di sini negatif, bermakna litar didominasi kapasitor pada frekuensi ini (di bawah resonans). Terangkan apa yang φ negatif bermakna bagi sama ada arus mendahului atau ketinggalan voltan pacuan.

5 · Lanjutkan

1. Amplitud arus di sini (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) lebih kecil daripada apa yang akan diperolehi tepat pada resonans (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Terangkan mengapa pemacuan litar RLC di luar resonans sentiasa menghasilkan amplitud arus lebih kecil daripada pemacuan pada resonans.
2. Oleh sebab frekuensi luar-resonans menghasilkan amplitud arus lebih kecil, litar RLC bertindak sebagai penapis frekuensi semula jadi. Terangkan mengapa litar ini akan bergerak balas lemah kepada isyarat frekuensi sangat tinggi atau sangat rendah yang bercampur dengan frekuensi resonannya.

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma