Rezonans szeregowy
Rezonansem nazywamy zjawiska szubkiego wzrostu amplitudy drgań układu fizycznego, gdy częstotliwość zewnętrznych drgań wymuszających jest zbliżona do częstotliowści drgań własnych układu - amplituda osiąga wartość maksymalną gdy obie te częstotliwości są sobie równe.
Jednym z rodzajów rezonansu jest rezonans elektromagnetyczny występujący m.in. w szeregowym obwodzie RLC ( szeregowo połączone : opornik o oporze R , cewka o indukcyjności L i kondensator o pojemności C ) podłączonym do źródła prądu zmiennego : E ( t ) = E0 sin t .
Dla takiego układu natężenie prądu będzie się zmieniać w sposób sinusoidalny , z taką samą częstotliwością jaką wykazuje źródło prądu : I ( t ) = I0 sin ( t - ) , przy czym wartości amplitudy I0 oraz różnicy faz zależą od wielkości R , L , C , E0 oraz w następujący sposób :
Wyrażenie nazywamy zawadą układu RLC i stanowi ono swego rodzaju oporność tego układu. Widać wyraźnie , że przy ustalonych wartościach układu : R , L , C - amplituda I0 osiągnie wartość największą przy najmniejszej wartości zawady , a zatem gdy : .
Wartość amplitudy jest wówczas równa : I0 = E0 / R.
Pulsacja , przy której pojawia się najwyższa wartość I0 nazywamy pulsacją rezonansową a odpowiadającą jej częstotliwość : nazywamy częstotliwością rezonansową.
Należy zauważyć , że wartość amplitudy natężenia prądu dla częśtotliwości rezonansowej zależy tylko od oporu R , podczas gdy indukcyjność L i pojemność C mają wpływ na wartość częstotliwości rezonansowej.
Przy przechodzeniu elektronów przez opornik obserwuje się straty ich elektrycznej energii potencjalnej , która ulega przemianie w ciepło. To termodynamiczne nieodwracalne zjawisko nazywamy wydzielaniem ciepła Joule'a. Względne straty energii w obwodzie RLC są proporcjonalne do wielkości zwanej współczynnikem dobroci układu : Q = ( 2 E ) / E ( t ).
Jedną z metod wyznaczania współczynnika dobroci jest pomiar napięcia skutecznego Uc na kondensatorze podczas rezonansu przy znajomości wartości napięcia zasilającego Uwy : Q = Uc / Uwy.
W skład układu pomiarowego wchodzą : - generator akustyczny , - badany obwód RLC ,
- miliamperomierz prądu zmiennego ,
- woltomierz elektroniczny.
- w obwodzie RLC zmierzenie zależności natężenia prądu od częstotliwości dla stałej wartości napięcia zasilającego obwód , - zmierzenie napięcia na kondensatorze podczas rezonansu .
Pomiary wykonywane były dla trzech różnych rezystancji R1 , R2 , R3 , trzech różnych pojemności C1 , C2 , C3 i indukcyjności L.
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)