Sirkuit "tangki" Induktor-Kapasitor

BAGIAN DAN BAHAN

• Osiloskop
• Berbagai macam kapasitor non-terpolarisasi (0,1 F hingga 10 F)
• Transformator daya step-down (120V / 6 V)
• Resistor 10 kΩ
• Baterai enam volt

Trafo daya digunakan hanya sebagai induktor, dengan hanya satu belitan yang terhubung. Gulungan yang tidak digunakan harus dibiarkan terbuka. Inti besi sederhana, induktor belitan tunggal (kadang-kadang dikenal sebagai choke ) juga dapat digunakan, tetapi induktor semacam itu lebih sulit diperoleh daripada transformator daya.

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 2, bab 6:“Resonansi”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Untuk mempelajari cara membuat sirkuit resonansi
• Untuk menentukan pengaruh ukuran kapasitor pada frekuensi resonansi
• Untuk mempelajari cara menghasilkan antiresonansi

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Jika sebuah induktor dan kapasitor dihubungkan secara paralel satu sama lain, dan kemudian diberi energi secara singkat melalui koneksi ke sumber tegangan DC, osilasi akan terjadi ketika energi ditukar dari kapasitor ke induktor dan sebaliknya. Osilasi ini dapat dilihat dengan osiloskop yang terhubung secara paralel dengan rangkaian induktor/kapasitor. Rangkaian induktor/kapasitor paralel umumnya dikenal sebagai sirkuit tangki .

Catatan penting: Saya merekomendasikan melawan menggunakan PC/kartu suara sebagai osiloskop untuk percobaan ini karena tegangan yang sangat tinggi dapat dihasilkan oleh induktor ketika baterai terputus ("kickback" induktif). Tegangan tinggi ini pasti akan merusak input kartu suara, dan mungkin juga bagian lain dari komputer.

Frekuensi alami rangkaian tangki, disebut frekuensi resonansi , ditentukan oleh ukuran induktor dan ukuran kapasitor, menurut persamaan berikut:

Banyak transformator daya kecil memiliki induktansi belitan primer (120 volt) sekitar 1 H. Gunakan angka ini sebagai perkiraan kasar induktansi sirkuit Anda untuk menghitung frekuensi osilasi yang diharapkan.

Idealnya, osilasi yang dihasilkan oleh rangkaian tangki berlanjut tanpa batas. Secara realistis, osilasi akan meluruh dalam amplitudo selama beberapa siklus karena kerugian resistif dan magnetik dari induktor. Induktor dengan peringkat “Q” tinggi, tentu saja, akan menghasilkan osilasi yang lebih tahan lama daripada induktor Q rendah.

Coba ubah nilai kapasitor dan perhatikan efeknya pada frekuensi osilasi. Anda mungkin melihat perubahan durasi osilasi juga, karena ukuran kapasitor. Karena Anda tahu cara menghitung frekuensi resonansi dari induktansi dan kapasitansi, dapatkah Anda mengetahui cara menghitung induktansi induktor dari nilai kapasitansi rangkaian yang diketahui (diukur dengan pengukur kapasitansi) dan frekuensi resonansi (diukur dengan osiloskop)?

Resistansi dapat dengan sengaja ditambahkan ke rangkaian — baik secara seri atau paralel — untuk tujuan meredam osilasi. Efek osilasi rangkaian tangki peredam resistansi ini dikenal sebagai antiresonansi . Hal ini analog dengan aksi peredam kejut dalam meredam pantulan mobil setelah menabrak gundukan di jalan.

SIMULASI KOMPUTER

Skema dengan nomor simpul SPICE:

R_menyasar ditempatkan di sirkuit untuk meredam osilasi dan menghasilkan simulasi yang lebih realistis. R_nyasar yang lebih rendah nilai menyebabkan osilasi berumur lebih lama karena lebih sedikit energi yang hilang. Menghilangkan resistor ini dari rangkaian menghasilkan osilasi tanpa akhir.

Netlist (buat file teks yang berisi teks berikut, kata demi kata):

rangkaian tangki dengan kerugian l1 1 0 1 ic=0 rstray 1 2 1000 c1 2 0 0.1u ic=6 .tran 0.1m 20m uic .plot tran v(1,0) .end 

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Resonansi
• Lembar Kerja Sirkuit Filter Pasif
• Lembar Kerja Sirkuit Osilator