Impedans RLC lwn. Frekuensi Pacuan: Mencari Resonans

1 · Ramal

Litar RLC sesiri dipacu oleh sumber AC berfrekuensi berubah-ubah. Adakah tentangan jumlah litar kepada arus (impedans) mencapai minimum pada sesuatu frekuensi tertentu?

• Impedans mencapai maximum pada sesuatu frekuensi.
• Impedans tidak bergantung pada frekuensi pacuan.
• Ya -- impedans mencapai minimum (sama dengan R sahaja) pada frekuensi resonan ω₀ = 1/√(LC).

2 · Susun

1. Buka praset resonans-rlc dan tekan Set semula. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F tetap (sama seperti eksperimen litar rlc-sesiri terpaut).
2. Aktifkan bacaan impedans dan sudut-fasa.
3. Tetapkan frekuensi sudut pacuan bagi setiap percubaan (sebagai gandaan ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) dan rekod impedans.

3 · Kumpul Data

Plot impedans Z (paksi-y) melawan frekuensi pacuan ω (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Di mana minimumnya?

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira reaktans X = ωL − 1/(ωC), kemudian Z = √(R² + X²) dan φ = atan2(X, R), menggunakan R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Bandingkan kedua-duanya dengan jadual.
2. Pada ω = ω₀ = 10 rad/s, sahkan Z = R tepat dan φ = 0. Terangkan mengapa reaktans induktif ωL dan reaktans kapasitif 1/(ωC) tepat saling meniadakan pada resonans, meninggalkan hanya tentangan perintang.

5 · Lanjutkan

1. Penala radio pada asasnya litar RLC yang frekuensi resonannya anda laraskan (biasanya melalui kapasitor berubah-ubah) untuk memadankan frekuensi siaran satu stesen, tempat impedans jatuh dan arus -- dan isyarat -- memuncak. Terangkan mengapa stesen pada frekuensi lain ditindas sebaliknya.
2. Sudut fasa φ negatif di bawah resonans dan positif di atasnya. Terangkan, menggunakan formula reaktans X = ωL − 1/(ωC), mengapa frekuensi rendah membuatkan kapasitor mendominasi (X negatif) sementara frekuensi tinggi membuatkan induktor mendominasi (X positif).

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma