Amplitude de corrente RLC entre frequências (vinculada a circuitos)
1 · Prever
Este experimento usa exatamente os mesmos valores R, L, C que o experimento dos circuitos da série rlc, visto aqui como um problema fasorial/CA em vez de um transiente de ligação. À medida que você afasta a frequência do inversor da ressonância em qualquer direção, a amplitude da corrente sempre diminui?
- Sim - afastar-se da ressonância em qualquer direção (ω superior ou inferior) diminui a amplitude da corrente, uma vez que a impedância aumenta em ambos os lados.
- A amplitude da corrente diminui apenas para frequências acima da ressonância.
- A amplitude da corrente diminui apenas para frequências abaixo da ressonância.
2 · Preparar
- Abra a predefinição rlc-in-circuits e pressione Redefinir. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V - idêntico aos componentes do experimento dos circuitos da série rlc.
- Habilite a leitura da amplitude atual.
- Defina a frequência angular do inversor para cada tentativa (como um múltiplo de ω₀ = 10 rad/s) e registre a amplitude da corrente de pico.
3 · Coletar Dados
| Frequência de acionamento ω (rad/s) | Amplitude de corrente de pico I_peak (A) |
|---|---|
| 5.00 | |
| 10.00 | |
| 20.00 |
Plote a corrente de pico I_peak (eixo y) em relação à frequência do inversor ω (eixo x) para suas três tentativas. O pico fica exatamente em ω₀?
4 · Analisar
- Para uma tentativa, calcule Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) usando R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, então I_peak = V₀/Z usando V₀ = 10 V. Compare com a tabela.
- Confirme que seus dois testes fora de ressonância (abaixo e acima de ω₀) fornecem amplitude de corrente igual quando igualmente espaçados da ressonância neste caso específico. Explique por que a amplitude da corrente atinge o pico exatamente em ω₀ e diminui simetricamente em uma escala de frequência logarítmica.
5 · Aprofundar
- O experimento dos circuitos da série rlc mostra a resposta ao degrau desse mesmo hardware (transiente de ativação) para uma bateria 10 V constante, não para um inversor senoidal. Explique por que 'impedância' e 'ressonância' são conceitos de estado estacionário de CA que não se aplicam diretamente a esse cenário de ligação CC.
- A queda acentuada da amplitude da corrente em relação à ressonância é descrita pelo 'fator de qualidade' de um circuito Q = ω₀L/R. Usando R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s deste circuito, calcule Q e explique se este circuito tem um pico de ressonância agudo ou amplo.