Priebeh prúdu RLC mimo rezonancie

1 · Predikuj

Tento RLC obvod je budený mimo rezonancie (na polovicu svojej rezonančnej frekvencie), takže jeho prúd zaostáva alebo predbieha budené napätie o pevný fázový uhol. Osciluje okamžitý prúd stále sínusoidálne pri tej istej frekvencii ako budenie?

2 · Priprav

  1. Otvor predvolbu RLC mimo rezonancie a stlač Resetovať. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, budenie ω = 5 rad/s (polovica rezonančného ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
  2. Zapni odčítanie okamžitého prúdu.
  3. Prečítaj okamžitý prúd pri každom uvedenom čase.

3 · Zbieraj údaje

Čas t (s)Okamžitý prúd i(t) (A)
0.10
0.30
0.60

Zaznamenaj prúd i(t) (os y) verzus čas t (os x) pre svoje tri odčítania a načrtni celý cyklus na ukázanie fázového zaostania voči sínusovke v fáze s budeným napätím.

4 · Analyzuj

  1. Najprv vypočítaj Z = √(R² + X²) a φ = atan2(X, R) s X = ωL − 1/(ωC), s R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (dávajúc Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Potom vypočítaj i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) s V₀ = 10 V. Porovnaj s tabuľkou.
  2. Fázový uhol tu je záporný, čo znamená, že obvod je pri tejto frekvencii (pod rezonanciou) dominovaný kondenzátorom. Vysvetli, čo záporné φ znamená pre to, či prúd predbieha alebo zaostáva budené napätie.

5 · Rozšír

  1. Amplitúda prúdu tu (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) je menšia, než by bola presne pri rezonancii (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Vysvetli, prečo budenie RLC obvodu mimo rezonancie vždy dáva menšiu amplitúdu prúdu než budenie pri rezonancii.
  2. Pretože frekvencie mimo rezonancie produkujú menšie amplitúdy prúdu, RLC obvod funguje ako prirodzený frekvenčný filter. Vysvetli, prečo tento obvod by reagoval slabo na veľmi vysokofrekvenčný alebo veľmi nízkofrekvenčný signál zmiešaný s jeho rezonančnou frekvenciou.

← Späť na experiment

Elektromagnetizmus

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky