Amplitudinea curentului RLC peste frecvențe (legat de circuite)

1 · Prezice

Acest experiment folosește exact aceleași valori R, L, C ca experimentul de circuite rlc-series, privit aici ca problemă fazorială/de curent alternativ în loc de tranzitoriu la comutare. Pe măsură ce mături frecvența de excitare departe de rezonanță în orice direcție, scade mereu amplitudinea curentului?

• Da — îndepărtarea de rezonanță în orice direcție (ω mai mare sau mai mic) scade amplitudinea curentului, pentru că impedanța urcă de ambele părți.
• Amplitudinea curentului scade doar pentru frecvențe peste rezonanță.
• Amplitudinea curentului scade doar pentru frecvențe sub rezonanță.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea rlc-in-circuits și apasă Resetează. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — identice cu componentele experimentului de circuite rlc-series.
2. Activează citirea amplitudinii curentului.
3. Setează pulsația de excitare pentru fiecare încercare (ca multiplu al lui ω₀ = 10 rad/s) și înregistrează amplitudinea de vârf a curentului.

3 · Colectează date

Plotează curentul de vârf I_peak (axa y) în funcție de frecvența de excitare ω (axa x) pentru cele trei încercări. Stă vârful exact pe ω₀?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) folosind R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, apoi I_peak = V₀/Z folosind V₀ = 10 V. Compară cu tabelul.
2. Confirmă faptul că cele două încercări în afara rezonanței (sub și peste ω₀) dau amplitudini egale ale curentului când sunt egal depărtate de rezonanță în acest caz specific. Explică de ce amplitudinea curentului atinge vârful exact la ω₀ și scade simetric pe o scară logaritmică de frecvență.

5 · Extinde

1. Experimentul de circuite rlc-series arată răspunsul la treaptă al acelorași componente (tranzitoriul la comutare) la o baterie constantă de 10 V, nu la o excitare sinusoidală. Explică de ce „impedanța” și „rezonanța” sunt concepte de regim permanent de curent alternativ care nu se aplică direct acelui scenariu de comutare pe curent continuu.
2. Cât de ascuțit scade amplitudinea curentului departe de rezonanță este descris de „factorul de calitate” Q = ω₀L/R al circuitului. Folosind R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s ale acestui circuit, calculează Q și explică dacă acest circuit are un vârf de rezonanță ascuțit sau larg.

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit