Circuits RC/RL/LC

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RC/RL/LC Circuits

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09:27 min
April 30, 2023

Overview

Source : Yong P. Chen, PhD, département de physique & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana

(C) de condensateurs, inductances (L) et résistances (R) sont chacune un élément de circuit important avec des comportements distincts. Une résistance dissipe l’énergie et obéit à la Loi d’Ohm, avec sa tension proportionnelle au courant. Un condensateur stocke l’énergie électrique, avec son actuel proportionnelle au taux de changement de sa tension, alors qu’un inducteur emmagasine l’énergie magnétique, avec sa tension proportionnelle au taux de changement de son courant. Lorsque ces éléments de circuits sont combinés, ils peuvent causer le courant ou la tension varie avec le temps dans diverses, intéressant les moyens. Ces combinaisons sont utilisées pour traiter les signaux électriques dépendante du temps ou de fréquence, comme dans les circuits de courant alternatif (AC), radios et filtres électriques. Cette expérience démontrera les comportements dépendant du temps de la résistance-condensateur (RC), résistance-inducteur (RL) et circuits d’inductance-condensateur (LC). L’expérience démontrera les comportements transitoires des circuits RC et RL à l’aide d’une ampoule (résistance) reliée en série avec un condensateur ou inductance, connexion à (et mise en marche) un bloc d’alimentation. L’expérience montrera également le comportement oscillatoire d’un circuit LC.

Principles

Procedure

1. utiliser un Oscilloscope Procurez-vous un oscilloscope, une petite ampoule (avec une résistance R de quelques Ω), un interrupteur et une source de tension DC (ou alternativement une pile de 1,5 V). Connecter le circuit comme illustré à la Figure 4, avec l’interrupteur ouvert. Les connexions dans cette expérience peuvent être effectuées avec câbles, pinces, ou fiches banane en recevant des ports sur les instruments. Sélectionnez l’échelle verticale de l’oscilloscope à une plage qui se trouve à proximité de 1 V. Sélectionnez l’échelle de temps de l’oscilloscope à une plage qui est proche de 1 s. Fermer l’interrupteur (donc changement de l’ampoule). Observer l’ampoule ainsi que la trace (« signal ») sur l’écran de l’oscilloscope. L’oscilloscope, en parallèle à l’ampoule, permettra de mesurer la tension à travers l’ampoule, et cette tension est proportionnelle au courant par le biais de l’ampoule. Maintenant, ouvrez l’interrupteur de nouveau (donc éteindre l’ampoule). Encore une fois observer l’ampoule ainsi que la trace (« signal ») sur l’écran de l’oscilloscope. Répétez les étapes 1.4 et 1.5, si nécessaire. Figure 4 : Schéma montrant une ampoule connectée à une source de tension avec un commutateur. Un oscilloscope est connecté en parallèle avec l’ampoule d’éclairage pour mesurer sa tension (proportionnelle au courant). 2. Circuit RL Obtenir une inductance avec inductance L de 1 milliHenry (mH). Connecter l’inductance en série à l’ampoule (avec l’oscilloscope connecté en parallèle à l’ampoule) et à la tension d’alimentation d’un interrupteur ouvert, tel qu’illustré à la Figure 5 a. Fermer l’interrupteur. Observer l’ampoule ainsi que la forme d’onde sur l’oscilloscope. Ouvrir l’interrupteur. Obtenir une autre ampoule (du même type que la première ampoule) et la brancher en parallèle avec la première ampoule, tel qu’illustré à la Figure 5 b. Répétez l’étape 2.3 (fermer l’interrupteur) et observer les ampoules et l’oscilloscope. Figure 5 : Schéma montrant un circuit RL, avec une ampoule (a) ou deux ampoules parallèles à (b) agissant comme la résistance (R). Un oscilloscope est connecté en parallèle avec les ampoules pour mesurer la tension à travers les ampoules, proportionnelle au total actuel. 3. Circuit RC Obtenir un condensateur avec une capacité de 1 Farad (F). Connecter le condensateur en série avec l’ampoule (qui est connecté en parallèle à l’oscilloscope) et ensemble à la tension d’alimentation avec l’interrupteur ouvert, tel qu’illustré à la Figure 6 a. Cela correspond au circuit similaire illustré à la Figure 5 a connecté à l’étape 2.2, sauf avec l’inducteur, remplacé par le condensateur. Fermer l’interrupteur. Observer l’ampoule ainsi que la forme d’onde sur l’oscilloscope. Ouvrir l’interrupteur. Connectez le deuxième ampoule en parallèle avec la première ampoule, comme illustré à la Figure 6 b. Répétez l’étape 3.3 (fermer l’interrupteur) et observer les ampoules et l’oscilloscope. Figure 6 : Schéma montrant un circuit RC, avec une ampoule (a) ou deux ampoules parallèles à (b) agissant comme la résistance (R). Un oscilloscope est connecté en parallèle avec les ampoules pour mesurer la tension à travers les ampoules, proportionnelle au total actuel. 3. LC Circuit Connecter un inducteur de mH 8 en série avec un autre ouvert commutateur (#2) et, ensemble, en parallèle à un condensateur 10 µF, comme illustré à la Figure 7. Fermer l’interrupteur #1 pour avoir le condensateur chargé. Aucun ampoules ne sont utilisés dans cette partie de l’expérience. Connectez l’oscilloscope en parallèle avec le condensateur, comme illustré à la Figure 7. Maintenant ouvert #1, puis tout de suite proches interrupteur #2. Observer l’oscilloscope. Figure 7 : Schéma montrant une inductance (L) avec un interrupteur connecté en parallèle à un condensateur (C), qui fait partie d’un circuit RC série a étudié à la Figure 6. L’oscilloscope est maintenant connectée en parallèle à l’inducteur pour mesurer sa tension.

Results

Pour l’étape 1, la volonté de l’ampoule « instantanément » tourner sur et hors tension lorsque vous fermeture (étape 1.4) et ouverture de l’interrupteur (à l’étape 1.5). Traces d’oscilloscope représentatifs sont illustrés Figure 8. Pour l’étape 2.3, après la fermeture de l’interrupteur, on peut constater qu’il faut une quantité faible mais perceptible de temps pour l?…

Applications and Summary

Dans cette expérience, nous avons démontré la réponse dépendant du temps (exponentielle pour allumer et éteindre) des circuits RC ou RL, et comment changer la résistance affecte la constante de temps. Nous avons aussi démontré la réponse oscillatoire dans un circuit LC.

RC, circuits RL et LC sont des blocs de construction essentiels dans de nombreuses applications de circuit. Par exemple, circuits RC et RL sont utilisées comme filtres (en profitant du fait que les condensateurs ont …

Transcript

1. utiliser un Oscilloscope Procurez-vous un oscilloscope, une petite ampoule (avec une résistance R de quelques Ω), un interrupteur et une source de tension DC (ou alternativement une pile de 1,5 V). Connecter le circuit comme illustré à la Figure 4, avec l’interrupteur ouvert. Les connexions dans cette expérience peuvent être effectuées avec câbles, pinces, ou fiches banane en recevant des ports sur les instruments. Sélectionnez l’échelle verticale de l’oscilloscope à une plage qui se trouve à proximité de 1 V. Sélectionnez l’échelle de temps de l’oscilloscope à une plage qui est proche de 1 s. Fermer l’interrupteur (donc changement de l’ampoule). Observer l’ampoule ainsi que la trace (« signal ») sur l’écran de l’oscilloscope. L’oscilloscope, en parallèle à l’ampoule, permettra de mesurer la tension à travers l’ampoule, et cette tension est proportionnelle au courant par le biais de l’ampoule. Maintenant, ouvrez l’interrupteur de nouveau (donc éteindre l’ampoule). Encore une fois observer l’ampoule ainsi que la trace (« signal ») sur l’écran de l’oscilloscope. Répétez les étapes 1.4 et 1.5, si nécessaire. Figure 4 : Schéma montrant une ampoule connectée à une source de tension avec un commutateur. Un oscilloscope est connecté en parallèle avec l’ampoule d’éclairage pour mesurer sa tension (proportionnelle au courant). 2. Circuit RL Obtenir une inductance avec inductance L de 1 milliHenry (mH). Connecter l’inductance en série à l’ampoule (avec l’oscilloscope connecté en parallèle à l’ampoule) et à la tension d’alimentation d’un interrupteur ouvert, tel qu’illustré à la Figure 5 a. Fermer l’interrupteur. Observer l’ampoule ainsi que la forme d’onde sur l’oscilloscope. Ouvrir l’interrupteur. Obtenir une autre ampoule (du même type que la première ampoule) et la brancher en parallèle avec la première ampoule, tel qu’illustré à la Figure 5 b. Répétez l’étape 2.3 (fermer l’interrupteur) et observer les ampoules et l’oscilloscope. Figure 5 : Schéma montrant un circuit RL, avec une ampoule (a) ou deux ampoules parallèles à (b) agissant comme la résistance (R). Un oscilloscope est connecté en parallèle avec les ampoules pour mesurer la tension à travers les ampoules, proportionnelle au total actuel. 3. Circuit RC Obtenir un condensateur avec une capacité de 1 Farad (F). Connecter le condensateur en série avec l’ampoule (qui est connecté en parallèle à l’oscilloscope) et ensemble à la tension d’alimentation avec l’interrupteur ouvert, tel qu’illustré à la Figure 6 a. Cela correspond au circuit similaire illustré à la Figure 5 a connecté à l’étape 2.2, sauf avec l’inducteur, remplacé par le condensateur. Fermer l’interrupteur. Observer l’ampoule ainsi que la forme d’onde sur l’oscilloscope. Ouvrir l’interrupteur. Connectez le deuxième ampoule en parallèle avec la première ampoule, comme illustré à la Figure 6 b. Répétez l’étape 3.3 (fermer l’interrupteur) et observer les ampoules et l’oscilloscope. Figure 6 : Schéma montrant un circuit RC, avec une ampoule (a) ou deux ampoules parallèles à (b) agissant comme la résistance (R). Un oscilloscope est connecté en parallèle avec les ampoules pour mesurer la tension à travers les ampoules, proportionnelle au total actuel. 3. LC Circuit Connecter un inducteur de mH 8 en série avec un autre ouvert commutateur (#2) et, ensemble, en parallèle à un condensateur 10 µF, comme illustré à la Figure 7. Fermer l’interrupteur #1 pour avoir le condensateur chargé. Aucun ampoules ne sont utilisés dans cette partie de l’expérience. Connectez l’oscilloscope en parallèle avec le condensateur, comme illustré à la Figure 7. Maintenant ouvert #1, puis tout de suite proches interrupteur #2. Observer l’oscilloscope. Figure 7 : Schéma montrant une inductance (L) avec un interrupteur connecté en parallèle à un condensateur (C), qui fait partie d’un circuit RC série a étudié à la Figure 6. L’oscilloscope est maintenant connectée en parallèle à l’inducteur pour mesurer sa tension.