Oblika vala toka RLC izven resonance

1 · Predvidi

Ta krog RLC je vzbujan izven resonance (pri polovici svoje resonančne frekvence), zato njegov tok zaostaja ali prehiti vzbujalno napetost za fiksen fazni kot. Ali trenutni tok še vedno niha sinusno pri isti frekvenci kot vzbujanje?

• Ne — tok niha pri drugačni frekvenci kot vzbujanje.
• Da — tok niha pri točno vzbujalni frekvenci, le fazno zamaknjen glede na napetost.
• Tok v ustaljenem stanju sploh ni sinusen.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev rlc-off-resonance in pritisni Ponastavi. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, vzbujanje ω = 5 rad/s (polovica resonančne ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
2. Omogoči odčitek trenutnega toka.
3. Preberi trenutni tok ob vsakem naštevanem času.

3 · Zberi podatke

Nariši tok i(t) (os y) proti času t (os x) za svoje tri odčitke in skiciraj cel cikel, da pokažeš fazni zaostanek glede na sinus v fazi z vzbujalno napetostjo.

4 · Analiziraj

1. Najprej izračunaj Z = √(R² + X²) in φ = atan2(X, R) s X = ωL − 1/(ωC), z R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, ω = 5 rad/s (kar da Z = 25 Ω, φ ≈ −0,64 rad). Nato izračunaj i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) z V₀ = 10 V. Primerjaj s tabelo.
2. Fazni kot je tu negativen, kar pomeni, da je krog prevladujoč kapacitiven pri tej frekvenci (pod resonanco). Razloži, kaj negativen φ pomeni za to, ali tok prehiti ali zaostaja za vzbujalno napetostjo.

5 · Razširi

1. Amplituda toka tu (V₀/Z = 10/25 = 0,4 A) je manjša, kot bi bila točno pri resonanci (V₀/R = 10/20 = 0,5 A). Razloži, zakaj vzbujanje kroga RLC izven resonance vedno da manjšo amplitudo toka kot vzbujanje pri resonanci.
2. Ker frekvence izven resonance proizvajajo manjše amplitude toka, krog RLC deluje kot naravni frekvenčni filter. Razloži, zakaj bi se ta krog šibko odzval na zelo visokofrekvenčni ali zelo nizkofrekvenčni signal, pomešan z njegovo resonančno frekvenco.

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov