Impedanca RLC proti vzbujalni frekvenci: iskanje resonance

1 · Predvidi

Zaporedni krog RLC vzbuja vir izmeničnega toka z različno frekvenco. Ali doseže skupno nasprotovanje toka kroga (impedanca) minimum pri kateri koli določeni frekvenci?

• Impedanca doseže maksimum pri neki frekvenci.
• Impedanca ni odvisna od vzbujalne frekvence.
• Da — impedanca doseže minimum (enak samo R) pri resonančni frekvenci ω₀ = 1/√(LC).

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev rlc-resonance in pritisni Ponastavi. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F so fiksni (isto kot v povezanem poskusu kroga rlc-series).
2. Omogoči odčitka impedance in faznega kota.
3. Nastavi vzbujalno krožno frekvenco za vsak poskus (kot mnogokratnik ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) in zabeleži impedanco.

3 · Zberi podatke

Nariši impedanco Z (os y) proti vzbujalni frekvenci ω (os x) za svoje tri poskuse. Kje je minimum?

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj reaktanco X = ωL − 1/(ωC), nato Z = √(R² + X²) in φ = atan2(X, R), z R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F. Primerjaj oba s tabelo.
2. Pri ω = ω₀ = 10 rad/s potrdi Z = R točno in φ = 0. Razloži, zakaj se induktivna reaktanca ωL in kapacitivna reaktanca 1/(ωC) pri resonanci točno izničita, tako da ostane samo nasprotovanje upornika.

5 · Razširi

1. Radijski uglaševalnik je v bistvu krog RLC, katerega resonančno frekvenco prilagajaš (navadno s spremenljivim kondenzatorjem), da ugane oddajno frekvenco postaje, kjer impedanca pade in tok — in signal — doseže vrh. Razloži, zakaj so postaje na drugih frekvencah zatrite namesto tega.
2. Fazni kot φ je negativen pod resonanco in pozitiven nad njo. Z formulo reaktance X = ωL − 1/(ωC) razloži, zakaj nizke frekvence naredijo kondenzator prevladujoč (negativen X), visoke frekvence pa tuljavo prevladujočo (pozitiven X).

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov