RLC Empedansı ve Sürücü Frekansı: Rezonansı Bulma
1 · Tahmin Et
Bir seri RLC devresi, değişen frekanstaki bir AC kaynağı tarafından sürülür. Devrenin akıma toplam karşıtlığı (empedans) belirli bir frekansta minimuma ulaşıyor mu?
- Empedans bazı frekanslarda maksimuma ulaşır.
- Empedans sürücü frekansına bağlı değildir.
- Evet — empedans ω₀ = 1/√(LC) rezonans frekansında minimuma ulaşır (sadece R'ye eşit).
2 · Kurulum
- rlc-resonance ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F sabittir (bağlantılı rlc-series devre deneyiyle aynı).
- Empedans ve faz açısı okumalarını etkinleştirin.
- Her deneme için sürücü açısal frekansını ayarlayın (ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s'nin katları olarak) ve empedansı kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Sürücü frekansı ω (rad/s) | Faz açısı φ (rad) | Empedans Z (Ω) |
|---|---|---|
| 5.00 | ||
| 10.00 | ||
| 15.00 |
Üç denemeniz için empedans Z'yi (y ekseni) sürücü frekansı ω'ye (x ekseni) karşı çizin. Asgari nerede?
4 · Analiz et
- Bir deneme için, R = 20 Ω, L = 1 H ve C = 0.01 F kullanarak reaktans X = ωL − 1/(ωC) değerini, ardından Z = √(R² + X²) ve φ = atan2(X, R) değerlerini hesaplayın. Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
- ω = ω₀ = 10 rad/s'de, Z = R'yi tam olarak ve φ = 0 olarak doğrulayın. Neden endüktif reaktans ωL ve kapasitif reaktans 1/(ωC)'nin rezonansta tam olarak iptal edildiğini ve yalnızca direncin karşıtlığını bıraktığını açıklayın.
5 · Uzat
- Bir radyo alıcısı esas olarak empedansın düştüğü ve akımın ve sinyalin zirve yaptığı bir istasyonun yayın frekansına uyacak şekilde rezonans frekansını (genellikle değişken bir kapasitör aracılığıyla) ayarladığınız bir RLC devresidir. Bunun yerine neden diğer frekanslardaki istasyonların bastırıldığını açıklayın.
- Faz açısı φ rezonansın altında negatif, üstünde pozitiftir. X = ωL − 1/(ωC) reaktans formülünü kullanarak, neden düşük frekansların kapasitörün baskın olmasını (negatif X), yüksek frekansların ise indüktörün baskın olmasını (pozitif X) sağladığını açıklayın.