RLC-strömamplitud över frekvenser (kopplad till kretsar)

1 · Förutsäg

Detta experiment använder exakt samma R-, L- och C-värden som experimentet med serie-RLC-kretsar, här sett som ett fasvektor-/växelströmsproblem i stället för en påslagningstransient. När du sveper drivfrekvensen bort från resonans i båda riktningarna, minskar då alltid strömamplituden?

2 · Uppbyggnad

  1. Öppna förinställningen RLC i kretsar och tryck på Återställ. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — identiskt med experimentet med serie-RLC-kretsars komponenter.
  2. Aktivera avläsningen av strömamplituden.
  3. Ställ in drivvinkelfrekvensen för varje försök (som en multipel av ω₀ = 10 rad/s) och notera toppströmmens amplitud.

3 · Samla data

Drivfrekvens ω (rad/s)Toppströmsamplitud I_peak (A)
5.00
10.00
20.00

Rita toppströmmen I_peak (y-axeln) mot drivfrekvensen ω (x-axeln) för dina tre försök. Ligger toppen exakt vid ω₀?

4 · Analysera

  1. Beräkna för ett försök Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) med R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, sedan I_peak = V₀/Z med V₀ = 10 V. Jämför med tabellen.
  2. Bekräfta att dina två försök utanför resonans (under och över ω₀) ger lika stor strömamplitud när de ligger lika långt från resonans i just detta fall. Förklara varför strömamplituden toppar exakt vid ω₀ och avtar symmetriskt på en logaritmisk frekvensskala.

5 · Utvidga

  1. Experimentet med serie-RLC-kretsar visar samma hårdvaras stegsvar (påslagningstransient) på ett konstant 10 V-batteri, inte en sinusformad drivning. Förklara varför 'impedans' och 'resonans' är begrepp för stationär växelström som inte direkt gäller för det scenariot med likströmspåslag.
  2. Hur brant strömamplituden avtar bort från resonans beskrivs av en krets 'godhetstal' Q = ω₀L/R. Beräkna Q med denna krets R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s, och förklara om kretsen har en spetsig eller bred resonanstopp.

← Tillbaka till experimentet

Elektromagnetism

138 gratis utskrivbara labblad i fysik