Forma de onda atual RLC longe da ressonância
1 · Prever
Este circuito RLC é acionado fora da ressonância (na metade de sua frequência de ressonância), de modo que sua corrente fica atrasada ou adiantada em relação à tensão de acionamento por um ângulo de fase fixo. A corrente instantânea ainda oscila senoidalmente na mesma frequência do inversor?
- Não — a corrente oscila em uma frequência diferente da frequência do inversor.
- Sim – a corrente oscila na frequência exata do inversor, apenas com mudança de fase em relação à tensão.
- A corrente não é senoidal em estado estacionário.
2 · Preparar
- Abra a predefinição rlc-off-resonance e pressione Redefinir. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, drive ω = 5 rad/s (metade da ressonância ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
- Habilite a leitura de corrente instantânea.
- Leia a corrente instantânea em cada horário listado.
3 · Coletar Dados
| Tempo t (s) | Corrente instantânea eu(t) (A) |
|---|---|
| 0.10 | |
| 0.30 | |
| 0.60 |
Plote a corrente i(t) (eixo y) em relação ao tempo t (eixo x) para suas três leituras e esboce um ciclo completo para mostrar o atraso de fase em relação a uma onda senoidal em fase com a tensão de acionamento.
4 · Analisar
- Primeiro calcule Z = √(R² + X²) e φ = atan2(X, R) com X = ωL − 1/(ωC), usando R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (dando Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Em seguida, calcule i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) usando V₀ = 10 V. Compare com a tabela.
- O ângulo de fase aqui é negativo, o que significa que o circuito é dominado por capacitor nesta frequência (abaixo da ressonância). Explique o que um φ negativo significa para saber se a corrente está adiantada ou atrasada em relação à tensão de acionamento.
5 · Aprofundar
- A amplitude da corrente aqui (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) é menor do que seria exatamente na ressonância (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Explique por que acionar um circuito RLC fora da ressonância sempre resulta em uma amplitude de corrente menor do que acioná-lo na ressonância.
- Como as frequências fora de ressonância produzem amplitudes de corrente menores, um circuito RLC atua como um filtro de frequência natural. Explique por que esse circuito responderia fracamente a um sinal de frequência muito alta ou de frequência muito baixa misturado com sua frequência de ressonância.