แอมพลิจูดกระแส RLC ข้ามความถี่ (เชื่อมโยงกับวงจร)
1 · ทำนาย
การทดลองนี้ใช้ค่า R, L, C ชุดเดียวกันกับการทดลองวงจร rlc-series เป๊ะ แต่มองเป็นปัญหาเฟสเซอร์/AC แทนสภาวะชั่วคราวตอนสวิตช์ติด เมื่อกวาดความถี่ขับออกจากการสั่นพ้องไปทั้งสองทิศ แอมพลิจูดกระแสลดลงเสมอหรือไม่
- ใช่ — การเคลื่อนจากการสั่นพ้องไปทางใดทางหนึ่ง (ω สูงหรือต่ำกว่า) ลดแอมพลิจูดกระแส เพราะอิมพีแดนซ์เพิ่มทั้งสองฝั่ง
- แอมพลิจูดกระแสลดเฉพาะความถี่สูงกว่าการสั่นพ้อง
- แอมพลิจูดกระแสลดเฉพาะความถี่ต่ำกว่าการสั่นพ้อง
2 · จัดเตรียม
- เปิดพรีเซ็ท rlc-in-circuits แล้วกดรีเซ็ต R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V ตัวต่อพ่วงเหมือนการทดลอง rlc-series พอดี
- เปิดค่าแสดงแอมพลิจูดกระแส
- ตั้งความถี่เชิงมุมของแหล่งขับของแต่ละรอบ (เป็นจำนวนเท่าของ ω₀ = 10 rad/s) แล้วบันทึกแอมพลิจูดกระแสสูงสุด
3 · เก็บข้อมูล
| ความถี่ขับเคลื่อน ω (rad/s) | แอมพลิจูดกระแสสูงสุด I_peak (A) |
|---|---|
| 5.00 | |
| 10.00 | |
| 20.00 |
พล็อตกระแสสูงสุด I_peak (แกน y) กับความถี่ขับ ω (แกน x) จากสามรอบการทดลอง พีคอยู่ที่ ω₀ พอดีหรือไม่
4 · วิเคราะห์
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) โดยใช้ R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F แล้วหา I_peak = V₀/Z โดยใช้ V₀ = 10 V เทียบกับตาราง
- ยืนยันว่าสองรอบนอกการสั่นพ้องของคุณ (ต่ำกว่าและสูงกว่า ω₀) ให้แอมพลิจูดกระแสเท่ากันเมื่อห่างจากการสั่นพ้องเท่ากันในกรณีเฉพาะนี้ อธิบายว่าเหตุใดแอมพลิจูดกระแสจึงพีคพอดีที่ ω₀ และลดลงสมมาตรบนสเกลลอการิทึมความถี่
5 · ต่อยอด
- การทดลองวงจร rlc-series แสดงการตอบสนองต่อขั้นของฮาร์ดแวร์เดียวกัน (สภาวะชั่วคราวตอนสวิตช์ติด) ต่อแบตเตอรี่ 10 V คงที่ ไม่ใช่แหล่งไซน์ อธิบายว่าเหตุใด “อิมพีแดนซ์” กับ “การสั่นพ้อง” จึงเป็นแนวคิดสถานะคงตัวของ AC ที่ใช้กับสถานการณ์สวิตช์ DC นั้นโดยตรงไม่ได้
- ความชันที่แอมพลิจูดกระแสตกห่างจากการสั่นพ้อง อธิบายด้วย 'ตัวประกอบคุณภาพ' Q = ω₀L/R ของวงจร จงคำนวณ Q จาก R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s ของวงจรนี้ และบอกว่ายอดพ้องของวงจรนี้ชัดหรือกว้าง