[ Startside ] [ Mekaniske svingingar ] [ Elektromagnetiske svingingar ] [ EM bølgjer og antenner ] [ Signalbehandling ] [ Undervannsakustikk ] [ Eksamen ]
[ Test enkle AC-kretsar ] [ Test elektromagnetiske svingingar ]

Elektromagnetiske harmoniske svingingar.
Lærestoff: Kompendium 
Bakgrunnsstoff: ERGO Fysikk 2Fy side 195-204, 3Fy side 170-175, 
Kompendium Grunnleggende Fysikk om Kapasitans og Induktans.
Omgrep som skal øvast inn:

• Effektiv strøm og spenning
• Induktiv reaktans Z_L=wL
• Kapasitiv reaktans Z_C=1/wC
• Impedans i LC-krets:  Z=wL-1/wC
• Faseforskyvning av strøm I=I_msin( wt-f) når U=U_msin( wt)

• Eigenfrekvens for elektrisk svingekrets

• Energi i elektrisk svingekrets:

Demonstrasjonseksperiment:

Demonstrasjonseksperiment 1 Vekselstrøm

1. Vekselstrøm (50 Hz) med lyspære. Måling med oscilloscop og voltmeter. 

• Finn periode (T), amplituder (I_m og U_m) og effektiv strøm og spenning (I_e og U_e)
• Beskriv strøm og spenning  som sin-funksjonar.
• Bruk lysmålar til å finne variasjon i effekt. Beskriv effekt som sin-funksjon.

Demonstrasjonseksperiment 2 Vekselstrøm

• Finn amplituder (I_m og U_m) og faseforskyvning f med og uten jernkjerne
• Beskriv strøm og spenning  som sin-funksjonar.
• Finn induktiv reaktans Z_L   , og demonstrer avhengigheten av L og

Demonstrasjonseksperiment 3 Vekselstrøm

3. Vekselstrøm (50 Hz) med kondensator. Måling med oscilloscop og multimeter. 

• Finn amplituder (I_m og U_m) og faseforskyvning f
• Beskriv strøm og spenning  som sin-funksjonar.
• Finn kapasitiv reaktans Z_C   , og demonstrer avhengigheten av C og w

Demonstrasjonseksperiment 4 Vekselstrøm

4. Vekselstrøm med kondensator og spole i serie. Måling med oscilloskop og multimeter

• Finn spenning U_L over spole og U_C over kondensator og vis faseforskyvning i høve til strøm I.
• Vis påtrykt spenning U og strøm I, og finn resonansfrekvens.
• Demonstrer korleis resonansfrekvensen er avhengig av L, C og

5. Elektrisk svingekrets. Måling med digitalt oscilloskop og dataloggar.

• Finn svingeperiode T og eigenfrekvens for ulike verdiar av L og C.

Elev-eksperiment:
Lab 2 Elektriske svingekretsar. Bruk av oscilloskop.

Datasimulering:

1. Vekselstrøms- og likestrømsgenerator: http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/ita/wf2/generator/generator_ita.htm

2. Enkle AC-svingekretsar: http://www.walter-fendt.de/ph14e/accircuit.htm

3. Svingekrets: http://www.walter-fendt.de/ph14e/osccirc.htm

Test:

Test enkle vekselstrømkretsar

Test elektrisk svingekrets

Test RCL-kretsar

Fleire datasimuleringar: http://sksk.no/fysim/kretser.htm

Anbefalte simuleringar markert med gul farge i tabellen.

Figurar:

	Vekselstrømskrets med resistans
	U og I med resistans
	Effektivverdi
	Vekselstrømkrets med spole
	U og I med induktans
	Vekselstrømkrets med kondensator
	U og I med kapasitans
	Vekselstrømkrets med kondensator og spole
	Impedans med kondensator og spole
	Svingekrets og formel for eigenfrekvens
	Svingekrets med stor spole og kondensator for demo.
	Analogi mellom mekanisk og elektrisk svingekrets

Oppgåver:

Oppgåver i elektromagnetisme.

1. Ein strømkrets består av ei vekselspenningskjelde som gir 50 Hz vekselspenning med maksimalverdi 10V og ein motstand med resistans 10 ohm. Skriv opp eit uttrykk for korleis spenning U, strøm I og effekt P varierer med tida.
   Teikn graf av U(t), I(t) og P(t).
   Finn effektivverdi av strøm og spenning.
2. Ein strømkrets består av ei vekselspenningskjelde som gir 50 Hz vekselspenning med maksimalverdi 10V og ein spole med induktans 0,10 H. Vi antar at den ohmske motstanden i kretsen R=0. Finn den induktive reaktansen i kretsen. Skriv opp eit uttrykk for korleis spenning U og strøm I varierer med tida.
   Teikn graf av U(t), I(t) .
3. Ein strømkrets består av ei vekselspenningskjelde som gir 50 Hz vekselspenning med maksimalverdi 10V og ein kondensator med kapasitans 5,0 mF. Vi antar at den ohmske motstanden i kretsen R=0. Finn den kapasitive reaktansen i kretsen. Skriv opp eit uttrykk for korleis spenning U og strøm I varierer med tida.
   Teikn graf av U(t), I(t) .
4. Ein lysmålar består av ein strømkrets med likespenningskjelde som gi 5,0V og ei seriekopling av ein lysfølsom motstand R_L (LDR) og ein fast motstand med resistans R=500ohm. Vi legg minuspolen på spenningskjelda til jord. Ved ein bestemt konstant lysstyrke er R_L = 300ohm. Finn strømmen i kretsen. Finn potensialet i eit punkt A mellom dei to resistansane. Lysstyrken varierer så slik at resistansen R_L varierer slik
   R_L = (300 + 10sin(2wt))ohm der w = 2pf og f=50Hz.
   Skriv eit uttrykk for korleis potensialet i punktet A varierer med tida.
5. Ein strømkrets består av ei vekselspenningskjelde som gir 50 Hz vekselspenning med maksimalverdi 10V og ein kondensator med kapasitans 5,0 mF i serie med ein spole med induktans 1,5 H. Vi går ut frå at den ohmske resistansen er 0 i kretsen. Teikn koplingsskjema. Finn impedansen til seriekoplinga.
   Vi kan variere frekvensen til spenningskjelda. Finn den frekvensen (eigenfrekvensen) som gir impedans lik 0. Kva skjer med strømmen når vi varierer frekvensen rundt eigenfrekvensen?
6. Ein elektrisk svingekrets består av ein kondensator med kapasitans 1,0 mF og ein spole med induktans 10 mH. Vi går ut frå at den ohmske resistansen er 0 i kretsen. Teikn koplingsskjema. Vi ladar opp kondensatoren med ei likespenning på 5,0 V.
   Kor stor ladning får kondensatoren?
   Finn den elektriske energien svingekretsen får tilført ved oppladninga.
   Kva skjer når vi koplar frå oppladningskjelda?
   Finn svingefrekvensen og vinkelfarten.
   Sett opp eit uttrykk for korleis spenninga over kondensatoren varierer med tida.
   Bruk energilikning til å finne maksimal strøm i kretsen.

Fasit:

1. P(t)=10W(0.5+0.5cos(628t))   U_e=7.1V   I_e=0.71A
2. Z_L=31.4W    I_m=0,32A
3. Z_C=637W     I_m=16 mA
4. U_A=3,1 V    U_A=250/(80+sin(628t)) V
5. Z=166W      f₀=58 Hz
6. q=5,0 mC   E_p=12,5 mJ    w = 10000 rad/s  f=1,6 kHz  I_m=10 mA