Rezonanstan Uzaktaki RLC Akım Dalga Formu
1 · Tahmin Et
Bu RLC devresi rezonans dışı olarak çalıştırılır (rezonans frekansının yarısında), dolayısıyla akımı sabit bir faz açısı kadar sürüş gerilimının gerisinde kalır veya önde olur. Anlık akım hala sürücüyle aynı frekansta sinüzoidal olarak salınıyor mu?
- Hayır — akım, sürücüden farklı bir frekansta salınır.
- Evet - akım tam tahrik frekansında salınır, yalnızca gerilime göre faz kaydırılır.
- Akım kararlı durumda hiç sinüzoidal değildir.
2 · Kurulum
- rlc-off-resonance ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, sürücü ω = 5 rad/s (rezonantın yarısı ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
- Anlık akım okumasını etkinleştirin.
- Listelenen her zamandaki anlık akımı okuyun.
3 · Veri Toplayın
| Zaman t (s) | Anlık akım i(t) (A) |
|---|---|
| 0.10 | |
| 0.30 | |
| 0.60 |
Üç okumanız için akımı i(t) (y ekseni) zamana karşı t (x ekseni) çizin ve sürücü gerilimıyla aynı fazdaki sinüs dalgasına göre faz gecikmesini göstermek için tam bir döngü çizin.
4 · Analiz et
- Önce R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F ve ω = 5 rad/s kullanarak X = ωL − 1/(ωC) ile Z = √(R² + X²) ve φ = atan2(X, R) değerlerini hesaplayın (Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad verir). Ardından V₀ = 10 V kullanarak i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) değerini hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
- Buradaki faz açısı negatiftir, yani devre bu frekansta (rezonansın altında) kapasitör ağırlıklıdır. Akımın sürüş gerilimından önde mi yoksa geride mi olduğu konusunda negatif φ'nin ne anlama geldiğini açıklayın.
5 · Uzat
- Buradaki mevcut genlik (V₀/Z = 10 /25 = 0.4 A), tam olarak (V₀/R = 10 /20 = 0.5 A) rezonansında olacağından daha küçüktür. Bir RLC devresini off-resonance sürmenin neden her zaman onu rezonansta sürmekten daha küçük bir akım genliğiyle sonuçlandığını açıklayın.
- Rezonans dışı frekanslar daha küçük akım genlikleri ürettiğinden, RLC devresi doğal frekans filtresi görevi görür. Bu devrenin, rezonans frekansıyla karıştırılan çok yüksek frekanslı veya çok düşük frekanslı bir sinyale neden zayıf tepki vereceğini açıklayın.