Frekanslar Arasında RLC Akım Genliği (Devrelere Bağlı)
1 · Tahmin Et
Bu deney, rlc serisi devre deneyi ile tamamen aynı R, L, C değerlerini kullanır; burada, açma geçici olayı yerine fazör/AC problemi olarak görülmektedir. Sürücü frekansını her iki yönde de rezonanstan uzaklaştırdığınızda akım genliği her zaman azalır mı?
- Evet - her iki yönde de rezonanstan uzaklaşmak (daha yüksek veya daha düşük ω), empedans her iki tarafta da arttığı için akım genliğini azaltır.
- Akım genliği yalnızca rezonansın üzerindeki frekanslarda azalır.
- Akım genliği yalnızca rezonansın altındaki frekanslarda azalır.
2 · Kurulum
- rlc-in-circuits ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — rlc-series devre deneyinin bileşenleriyle aynıdır.
- Akım genliği okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için sürücü açısal frekansını ayarlayın (ω₀ = 10 rad/s'nin katları olarak) ve tepe akım genliğini kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Sürücü frekansı ω (rad/s) | Tepe akımı genliği I_peak (A) |
|---|---|
| 5.00 | |
| 10.00 | |
| 20.00 |
Üç denemeniz için tepe akımı I_peak'i (y ekseni) sürücü frekansı ω (x ekseni) ile karşılaştırın. Zirve tam olarak ω₀ noktasında mı duruyor?
4 · Analiz et
- Bir deneme için, R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F kullanarak Z = √(R² + (ωL − 1 /(ωC))²)'yi, ardından I_peak = V₀/Z'yi kullanarak hesaplayın. V₀ = 10 V. Tabloyla karşılaştırın.
- Bu özel durumda rezonans dışı iki denemenizin (ω₀'nin altında ve üstünde), rezonanstan eşit aralıklarla eşit akım genliği verdiğini doğrulayın. Akım genliğinin neden tam olarak ω₀ noktasında zirve yaptığını ve log-frekans ölçeğinde simetrik olarak düştüğünü açıklayın.
5 · Uzat
- Rlc serisi devre deneyi, aynı donanımın sinüzoidal bir sürücüye değil, sabit bir 10 V aküye adım tepkisini (geçici açma) gösterir. 'Empedans' ve 'rezonans'ın neden AC-kararlı durum kavramları olduğunu ve DC açma senaryosuna doğrudan uygulanmadığını açıklayın.
- Akım genliğinin rezonanstan ne kadar keskin bir şekilde düştüğü, bir devrenin 'kalite faktörü' Q = ω₀L/R ile tanımlanır. Bu devrenin R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s'sini kullanarak Q'yu hesaplayın ve bu devrenin keskin veya geniş bir rezonans zirvesine sahip olup olmadığını açıklayın.