Sirkuit dengan Kapasitor dan Induktor (Sirkuit LC)
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| oscillate/ˈɒsɪleɪt/ | bergetar |
| resonance/ˈrezənəns/ | resonansi |
Energi bergelombang bolak-balik — pendulum listrik
- Muati kapasitor, hubungkan ke induktor, dan sesuatu yang mengejutkan terjadi.
- Energinya tidak sekadar habis — ia berayun bolak-balik.
- Muatan dan arus berosilasi, seperti pendulum yang berayun.
- Kapasitor dan induktor bersama-sama membentuk rangkaian LC — jantung sebuah radio.
Energi ditukar antara C dan L
- Kapasitor dimulai penuh: seluruh energi ada di medan listrik-nya.
- Kapasitor mengisi melalui induktor, mendorong arus.
- Sekarang energi ada di medan magnet induktor.
- Induktor terus mengalirkan arus, mengisi ulang kapasitor dengan polaritas terbalik — dan hal ini berulang.
Dalam sirkuit LC, energi bertukar antara:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Energi bolak-balik antara medan E kapasitor dan medan B induktor.
Frekuensi osilasi
- Muatan berayun sinusoidal pada frekuensi sudut $\omega = \dfrac{1}{\sqrt{LC}}$.
- $L$ atau $C$ yang lebih besar berarti osilasi lebih lambat (frekuensi lebih rendah).
- Tanpa hambatan, osilasi tersebut, secara prinsip, tidak akan pernah berhenti.
- Arus terbesar tepat saat kapasitor kosong, dan sebaliknya.
Frekuensi sudut dari sirkuit LC adalah:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\omega = 1/\sqrt{LC}$ menetapkan laju osilasi.
Sirkuit LC memiliki $L = 4\ \text{H}$ dan $C = 1\ \text{F}$. Temukan $\omega$ (dalam rad/s).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\omega = 1/\sqrt{LC} = 1/\sqrt{4} = 0.5\ \text{rad/s}$.
Sama persis seperti massa pada pegas
- Rangkaian LC adalah kembar listrik yang persis dari osilator massa-pegas.
- Muatan $Q$ berperan sebagai posisi; arus $I$ berperan sebagai kecepatan.
- Induktansi $L$ bagaikan massa (inersia); $1/C$ bagaikan konstanta pegas.
- Keduanya mematuhi persamaan yang sama, sehingga keduanya menghasilkan gerak harmonik sederhana.
Osilasi sirkuit LC
Dalam sirkuit LC, energi bolak-balik antara kapasitor dan induktor - versi listrik dari gerak harmonik sederhana.
Sirkuit LC adalah analogi listrik dari massa yang berayun pada pegas.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Muatan ~ posisi, arus ~ kecepatan, L ~ massa, 1/C ~ konstanta pegas.
Pilih semua pernyataan benar tentang sirkuit LC.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Oscillation, ω = 1/√(LC), analogi SHM. Sirkuit LC ideal tidak kehilangan energi — ia hanya menukar.
Mengapa ini penting: menyetel radio
- Setiap stasiun radio memancarkan pada frekuensinya masing-masing.
- Rangkaian LC beresonansi kuat pada $\omega = 1/\sqrt{LC}$ dan mengabaikan yang lain.
- Memutar kenop penyetel mengubah $C$, menggeser stasiun mana yang Anda terima.
- Resonansi LC adalah cara penerima mengambil satu sinyal dari udara.
Radio menggunakan resonansi kuat LC pada satu frekuensi untuk memilih stasiun.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Resonansi LC pada $\omega = 1/\sqrt{LC}$ memilih satu stasiun.
Rangkaian LC memiliki $L = 1\ \text{H}$ dan $C = 0.25\ \text{F}$. Temukan frekuensi sudutnya.
- $\omega = \dfrac{1}{\sqrt{LC}} = \dfrac{1}{\sqrt{1 \times 0.25}} = \dfrac{1}{0.5}$.
- $\omega = 2\ \text{rad/s}$.
Dalam rangkaian LC ideal, energi tidak pernah hilang — ia hanya bertukar antara kapasitor dan induktor selamanya. Arus terbesar ketika kapasitor kosong (semua energi magnetik), bukan saat penuh. Susunlah energi dan muatan dengan hati-hati.
Rangkaian LC berosilasi saat energi bertukar antara medan listrik kapasitor dan medan magnet induktor, pada $\omega = 1/\sqrt{LC}$. Ini adalah kembar elektrik dari massa pada pegas (GGL), dan resonansinya adalah cara radio menyetel ke satu stasiun.