Bedienungsanleitung Casio EA200 (Seite 32 von 55) (Englisch)

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20020601

English

í Equipment

AC Power Supply (Switched) Resistor Capacitor Coil

Voltage Measurement Setup (EA-200, graphic scientific calculator, data communication

cable, voltage probe (3))

í Building the RCL Series Circuit

u Build a circuit for a 3V, 50Hz power supply.

2-10-1

This activity investigates the characteristics of a resistor, capacitor, coil (RCL) series circuit,

which is connected to an AC power supply.

The electrical power sent from power generating stations to homes is alternating current

(AC), not direct current (DC). Though direct current does not alternate with time, alternating

current alternates according to a regular cycle, and this cyclical change can be expressed

as a trigonometric function. When the voltage and frequency of a AC power supply are

defined, the current flowing through the circuit has the same frequency as but a different

phase from the power supply voltage. The phase difference and the magnitude of current

depends on the component parts of the circuit. The voltage and current when a AC power

supply is connected to a series circuit composed of a resistor, capacitor, and coil (RCL

series circuit) can be expressed by the expressions shown below.

V (V) : AC Power Supply Voltage R(Ω):Resistance Value

0 (V) :

Amplitude of AC Power Supply Voltage

C(F) : Capacitor Capacitance

I (A) : AC Current L(H) : Coil Self-inductance

0 (A) : Amplitude of AC Current

(rad) : Current Phase Difference

(rad/s): Angular Frequency t(s) : Time

f (Hz) : AC Frequency

This activity investigates the voltage across the components of a series circuit. When a

current that alternates with time is applied, the voltage across a capacitor and a coil is out of

phase with the power supply voltage by -

π/2 and π/2 respectively. The resistor does not

have this characteristic, and so there is no phase lag. All of this means the peaks and

valleys of the waveforms of the voltage across the components will be in different locations.

The voltage across each of the components is expressed as follows.

R (V) : Voltage Across the Resistor

C(V) : Voltage Across the Capacitor

L (V) : Voltage Across the Coil

We also know that the maximum current value is achieved using a capacitor-coil combination

that satisfies the conditions shown below. A frequency like this is called a “resonant frequency.”

AC Circuit

Theory

1 3V, 50Hz AC

Power Supply

2 10Ω Resistor

3 100µ F

Capacitor

4 10mH Coil

5 Voltage Probe

6 CH1

7 CH2

8 CH3

9 EA-200

Activity: SetupActivity: Setup

V = V0 cos t I = I0 cos( t – ) = 2πf

I0 = tan =

(

L –

)

ωω

(

L –

)

VR = I0R VC = VL = I0 L

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Casio EA200 Seite 32

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