รูปคลื่นกระแส RLC ห่างจากการสั่นพ้อง

1 · ทำนาย

วงจร RLC นี้ถูกขับนอกการสั่นพ้อง (ที่ครึ่งหนึ่งของความถี่สั่นพ้อง) กระแสจึงนำหน้าหรือตามหลังแรงดันขับด้วยมุมเฟสคงที่ กระแสขณะนั้นยังแกว่งแบบไซน์ที่ความถี่เดียวกับขับหรือไม่

2 · จัดเตรียม

  1. เปิดพรีเซ็ท rlc-off-resonance แล้วกดรีเซ็ต R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ความถี่ขับ ω = 5 rad/s (ครึ่งหนึ่งของ ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V
  2. เปิดค่าแสดงกระแสขณะนั้น
  3. อ่านกระแสขณะนั้นที่เวลาที่ระบุแต่ละค่า

3 · เก็บข้อมูล

เวลา t (s)กระแสขณะหนึ่ง i(t) (A)
0.10
0.30
0.60

พล็อตกระแส i(t) (แกน y) กับเวลา t (แกน x) จากสามค่าที่อ่านได้ แล้วร่างหนึ่งรอบเต็มแสดงความล่าช้าเฟสเทียบคลื่นไซน์ที่เฟสตรงกับแรงดันขับ

4 · วิเคราะห์

  1. จงคำนวณ Z = √(R² + X²) และ φ = atan2(X, R) โดย X = ωL − 1/(ωC) ใช้ R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (ได้ Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad) แล้วคำนวณ i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) โดยใช้ V₀ = 10 V เทียบกับตาราง
  2. มุมเฟสที่นี่ติดลบ หมายถึงวงจรถูกตัวเก็บประจุครอบงำที่ความถี่นี้ (ต่ำกว่าการสั่นพ้อง) อธิบายว่า φ ติดลบหมายถึงกระแสนำหน้าหรือตามหลังแรงดันขับ

5 · ต่อยอด

  1. แอมพลิจูดกระแสที่นี่ (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) เล็กกว่าที่การสั่นพ้องพอดี (V₀/R = 10/20 = 0.5 A) จงอธิบายว่าทำไมการขับวงจร RLC นอกการสั่นพ้องจึงได้แอมพลิจูดกระแสเล็กกว่าการขับที่การสั่นพ้องเสมอ
  2. เพราะความถี่นอกการสั่นพ้องให้แอมพลิจูดกระแสเล็กกว่า วงจร RLC จึงทำหน้าที่กรองความถี่ตามธรรมชาติ อธิบายว่าเหตุใดวงจรนี้จึงตอบสนองอ่อนต่อสัญญาณความถี่สูงมากหรือต่ำมากที่ปะปนกับความถี่สั่นพ้องของมัน

← กลับไปการทดลอง