שינויים

מעגל RLC

נוספו 716 בתים, 12:21, 14 בינואר 2015
/* תנודות חופשיות */
[[קובץ:RLC.jpg|שמאל|250px]]
 
 
מעגל <math>RLC</math> מורכב מנגד <math>R</math>, משרן <math>L</math> וקבל <math>C</math>. רכיבים אלו מחוברים בטור או במקביל ספק זרם או מתח. הזרם במעגלי <math>RLC</math> מתואר על ידי משוואה דפרנציאלית מסדר שני, ולכן יש הקוראים למעגלים אלו מעגלים מסדר שני. באלקטרוניקה משתמשים במעגלי <math>RLC</math> כמסננים המעבירים רוחבי פס מסוימים של אותות בגלל תופעת התהודה שבהם וכמנחיתי תדרים לא רצויים. אחד השימושים במעגל <math>RLC</math> הוא בתקשורת רדיו. בניסוי זה נבחן תנודות ותהליכי מעבר של הזרם במעגל, ונכיר את השימוש במעגל כמסנן באמצעות תהודה. ניסוי זה מקביל במהותו לתנודות המכניות במעבדה "[[תנודות]]".
<math>x(t) = A\exp (-\delta t)\cos ( \Omega t-\phi)) </math>
כאשר <math>\Omega</math> הוא תדר התנודות העצמיות של המערכת השווה ל-<math>\Omega ^2 = \omega_0 ^2- \delta^2</math>, התדר העצמי, <math> \omega_0^2 = {1 \over {LC}}</math>,
ו- <math>\delta={\R \over 2L}</math> הנקרא גורם הריסון.
==מערכת הניסוי==
איור 2 3 מציג את מעגלי המדידה, כאשר איור 23-1 הוא עבור החלק האיכותי של הניסוי ואיור 2-2 הוא עבור החלק הכמותי של הניסוי. ה-function generator שבמעגל הוא מחולל האותות שבאיור 2, המשמש ככח המאלץ במעגל.
[[קובץ: מחולל אותות3.png|0.1px|שמאל|מסגרת|איור 2 - מחולל האותות]] בחלק האיכותי של הניסוי נבחן את תהליכי המעבר של תנודות מאולצות ומרוסנות במעגל-<math>RLC</math> על מסך האוסצילוסקופ. לשם כך נשתמש ב[http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%A0%D7%95%D7%9F אפנון משרעת ] ריבועי בו המתח המאלץ יפעל ויפסיק בצורה מחזורית. נאפנן את המתח החיצוני באות ריבועי בתדירות גבוהה, לכן על הנגד הקטן <math>R_1</math> נוצר באופן מחזורי מתח בתדירות גבוהה. בנוסף ל-<math>R_1</math> מחברים בטור: סליל <math>L</math>, קבל <math>C</math>, נגד משתנה <math>R</math> ונגד קטן <math>R_2</math>. המתח מהמתנד משמש כמקור מתח חיצוני, והמתח הנוצר על הנגד <math>R_2</math> פרופורציוני לזרם במעגל.
אם מודדים את המתח על נגדים <math>R_1</math> ו- <math>R_2</math> באמצעות הסקופ, ניתן לקבל במקביל את התלות בזמן של הכא"מ החיצוני מהמתנד ואת הזרם במעגל.
[[קובץ: מערכת הניסוי RLC.png|5px|מרכז|מסגרת|איור 2 3 - מערכת הניסוי: חלק איכותי (1) חלק כמותי (2)]]
==מהלך הניסוי==
על מנת ליצור גל ריבועי משתמשים במתח אותו מספק הממשק המופעל על ידי ה-Output Signal generator . האות נכנס אל מחולל האותות (Function generator) המוציא גל סינוס. כך נבנית מודולציה ע"י איפנון משרעת AM.
אפנון זה מאפשר לנו לראות בסקופ התנהגות תחת כוח מאלץ (מתח חיצוני).
את תדירות הגל הריבועי יש לקבוע על <math>2000Hz</math> עם משרעת של <math>5 V</math>. מחולל האותות מוציא גל sin בתדירות בטווח <math>100 KHz</math>. יש לשים לב שמצב האפנון הוא AM, כלומר כפתור 2 באיור 2 משוך.
בהתנגדות מקסימלית ומינימאלית של הנגד המשתנה, מצאו את תדירות הרזוננס של המעגל.
לשם ביצוע חלק זה אנו נסרוק תדרים במחולל סביב תדר התהודה.
נשתמש בשיטה של "מתח שולט על תדר" ([[VCF - voltage control controlling frequency]]). המחולל יוצר תנודות סינוס בתדר התלוי במתח הנכנס, כאשר את מתח האפנון המתח הנכנס למחולל קובעים משנים ע"י הממשק. יש להעביר את המחולל לתצורה של אפנון תדר (FM), כלומר כפתור 2 באיור 2 לחוץ, ולסרוק את התדרים על ידי סריקה של ערכי המתח היוצא מן הממשק. לשם כך, שנו את המתח על ידי בחירת סוג האות ב-Output Signal generator ל-sinramp up wave, בתדר <math>0.02 Hz</math>, וקבלו את אמפליטודת האות היוצא מהממיר AC/DC כפונקציה של התדר במחולל.
כדי לכייל את תלות התדר היוצא במתחהנכנס למחולל, נניח כי המתח תלוי בתדר לינארי כמו: <math>f=av+b</math>. למציאת המקדמים, העבירו את מחולל האותות מהממשק ללמצב-DC, כך שתהיה אפשרות לשלוח מתח למחולל ולבדוק מהי התדירות המתקבלת. והפעילו הפעילו 2 ערכי מתח ישר (למשל <math>-+2V</math>), מצאו את התדרים המתקבלים במחולל ופתרו את צמד המשוואות.
בנו גרפים לתופעת התהודה עבור התנגדות מקסימאלית ומינימאלית במעגל, ודנו בתוצאות.
405
עריכות