Sériová rezonance
Pokus číslo 968
Demonstrujte rezonanci sériového RLC obvodu.
- Pomůcky
- sada kondenzátorů 48 μF
- žárovka 6,3 V/0,3 A
- cívka 600 závitů
- lístkové U a krátké I jádro
- zdroj 8-10 V
- 2 střídavé voltmetry
- spojovací vodiče
- Příprava pokusu
Obvod zapojíme podle schématu: cívku 600 závitů nasuneme na uzavřené lístkové jádro, do série k ní zapojíme žárovku a baterii kondenzátorů. Z baterie použijeme 2-3 kondenzátory (tj. 16-24 μF).
-
- Provedení pokusu
Spojíme nakrátko svorky cívky, čímž do obvodu zapojíme jen kondenzátor a žárovku. Žárovka svítí slabě.
Spojíme svorky kondenzátoru, čímž do obvodu zapojíme jen cívku a žárovku. Žárovka opět svítí slabě.
Ponecháme zapojenou cívku, kondenzátor i žárovku. Posunujeme-li krátkým jádrem, pozorujeme, že se jas žárovky zvětšuje. Při určité poloze jádra je jas největší, při dalšm posunováním jádra se jas žárovky opět zmenšuje. Při rezonanci prochází obvodem maximální proud, jas žárovky je proto největší.
Na voltmetrech lze pozorovat, že efektivní napětí na kondenzátoru i cívce je mnohem větší, než efektivní napětí zdroje.
- Závěr
Při sériové rezonanci prochází obvodem největší proud, obvod má nejmenší impedanci. Z teorie vyplývá, že impedance obvodu je při rezonanci rovna odporu R v obvodu:
\[Z = \sqrt{R^2+\left(\omega L-\frac{1}{\omega C}\right)^2}.\]Je-li splněna podmínka rezonance
\[\omega^2 = \frac{1}{LC},\]je závorka pod odmocninou rovna nule.
- Poznámky
- Pro obvod se střídavým napětím neplatí, že efektivní napětí zdroje je rovno součtu efektivních napětí na všech prvcích obvodu. Platí to však pro okamžité hodnoty napětí.
- Splnění rezonanční podmínky lze dosáhnout buď změnou indukčnosti (otevíráním jádra) nebo změnou kapacity zapojeného kondenzátoru.
- Místo žárovky lze zapojit střídavý ampérmetr s rozsahem 3 A.