RLC-stroomamplitude over frequenties (gekoppeld aan schakelingen)

1 · Voorspel

Dit experiment gebruikt exact dezelfde R-, L- en C-waarden als het schakelingsexperiment rlc-series, hier bekeken als een fasevektor/wisselstroomprobleem in plaats van een inschakelovergang. Neemt de stroomamplitude altijd af als je de aansturende frequentie in een van beide richtingen van resonantie wegschuift?

• Ja — van resonantie weg bewegen in beide richtingen (hoger of lager ω) verkleint de stroomamplitude, want de impedantie stijgt aan beide zijden.
• De stroomamplitude neemt alleen af voor frequenties boven resonantie.
• De stroomamplitude neemt alleen af voor frequenties onder resonantie.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling rlc-in-circuits en druk op Herstel. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — identiek aan de componenten van het schakelingsexperiment rlc-series.
2. Zet de aflezing van de stroomamplitude aan.
3. Stel voor elke meting de hoekfrequentie van de aansturing in (als veelvoud van ω₀ = 10 rad/s) en noteer de piekstroomamplitude.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de piekstroom I_peak (y-as) uit tegen de aansturende frequentie ω (x-as). Ligt de piek precies bij ω₀?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) uit met R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F en daarna I_peak = V₀/Z met V₀ = 10 V. Vergelijk met de tabel.
2. Controleer dat je twee metingen buiten resonantie (onder en boven ω₀) in dit specifieke geval dezelfde stroomamplitude geven wanneer ze even ver van resonantie liggen. Leg uit waarom de stroomamplitude precies bij ω₀ piekt en op een logaritmische frequentieschaal symmetrisch afvalt.

5 · Verdiep

1. Het schakelingsexperiment rlc-series toont de staprespons van dezelfde hardware (inschakelovergang) op een constante batterij van 10 V, niet op een sinusvormige aansturing. Leg uit waarom 'impedantie' en 'resonantie' wisselstroom-stationaire begrippen zijn die niet direct op dat gelijkstroom-inschakelscenario van toepassing zijn.
2. Hoe scherp de stroomamplitude afvalt buiten resonantie wordt beschreven door de 'kwaliteitsfactor' Q = ω₀L/R van een schakeling. Bereken met R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s van deze schakeling Q en leg uit of deze schakeling een scherpe of brede resonantiepiek heeft.

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde