AC'de kondansatör ve bobinin reaktansı

Öğretim programları: Sek II

Tam sürümü aç ↗

Amaç

Kondansatör ve bobinin reaktansının frekansa nasıl bağlı olduğunu incelemek.

Düzenek

AC gerilim kaynağı: sinüs dalgası, genlik 5 V (etkin değer 3,54 V), 50 Hz. AC modunda ampermetreler bulunan iki kol: altta — 10 µF'lık bir kondansatör, üstte — sargısı 10 Ω olan 1 H'lik bir bobin.

İşlem basamakları

1. Her iki koldaki akımları kaydedin.
2. Kaynağı 100, 200 ve 500 Hz'e ayarlayın ve her frekansta akımları kaydedin.
3. 3,54 V'luk etkin gerilim için reaktansları \(X = U / I\) hesaplayın.
4. Kondansatör ve bobin için \(X(f)\) grafiklerini çizin.

Beklenen sonuç

50 Hz'de akımlar neredeyse eşittir: kondansatör — yaklaşık 11,1 mA (\(X_C\) ≈ 318 Ω), bobin — yaklaşık 11,2 mA (\(X_L\) ≈ 314 Ω). Frekans arttıkça kondansatörün akımı \(f\) ile orantılı olarak artar, 500 Hz'de yaklaşık 111 mA'e çıkar; bobinin akımı ise azalır, 500 Hz'de yaklaşık 1,1 mA'e iner.

Sorular

1. Kondansatör neden doğru akımı geçirmez de alternatif akımı geçirir?
2. Bu deneydeki kondansatör ve bobinin reaktansları hangi frekansta eşit olur?

Cevaplar

1. Levhaları bir yalıtkan ayırır ve yük bu yalıtkandan geçmez. Doğru akımda kondansatör bir kez dolar ve akım durur; alternatif akımda ise her yarım periyotta sırayla dolar ve boşalır, bu yüzden levhalara giden ve levhalardan gelen tellerde akım geçmeye devam eder; frekans ne kadar yüksekse akım da o kadar büyüktür: \(X_C = 1 / (2\pi f C)\).
2. \(X_C = 1 / (2\pi f C)\) ve \(X_L = 2\pi f L\) reaktansları, 1 H ve 10 µF için \(f_0 = 1 / (2\pi\sqrt{LC})\) ≈ 50,3 Hz'de eşit olur. 50 Hz'de iki akımın neredeyse eşit olmasının nedeni budur: 318 Ω'a karşı 314 Ω.