الكهرومغناطيسية

حالة RLC مستقرة مرتبطة

تعرض هذه الطاولة التحليلية حالة مستقرة الأطوار Z وI وزاوية الطور لقيم R وL وC نفسها؛ وتجربة الدوائر المنفصلة تحاكي حالتها العابرة عند المفتاح.

حالة RLC مستقرة مرتبطة — محاكاة الكهرومغناطيسية تفاعلية. تعرض هذه الطاولة التحليلية حالة مستقرة الأطوار Z وI وزاوية الطور لقيم R وL وC نفسها؛ وتجربة الدوائر المنفصلة تحاكي حالتها العابرة عند المفتاح. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.

حالات RLC العابرة

RLC أطوار حالة مستقرة؛ والدوائر تعرض الحالة العابرة عند المفتاح.

تعرض هذه الطاولة التحليلية حالة مستقرة بأطوار Z وI وزاوية الطور لقيم R وL وC نفسها؛ وتجربة الدوائر المنفصلة تحاكي حالتها العابرة عند المفتاح.

• ω₀ = 1/√(LC)
• ارتباط بمعمل الدوائر

موجز التحقيق

خطط للسؤال قبل فتح المختبر

تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.

السؤال القائد

تستخدم هذه التجربة قيم R وL وC نفسها بالضبط كتجربة rlc-series في الدوائر، لكن منظورة هنا مسألة أطوار/تيار متناوب لا حالة عابرة عند المفتاح. وأنت تمسح تردد الإثارة بعيدًا عن الرنين في أي اتجاه، فهل تنقص سعة التيار دائمًا؟

توقعات للموازنة

• نعم — الابتعاد عن الرنين في أي اتجاه (ω أعلى أو أدنى) ينقص سعة التيار، إذ ترتفع الممانعة على الجانبين.
• سعة التيار تنقص فقط فوق الرنين.
• سعة التيار تنقص فقط تحت الرنين.

أدوار المتغيرات

ما تضبطه:

• تردد الإثارة ω (rad/s)

ما تقيسه:

• سعة التيار العظمى I_peak (A)

كيف يجري التحقيق

1. افتح مسبق RLC في الدوائر واضغط إعادة الضبط. R = 20 Ω و L = 1 H و C = 0.01 F و V₀ = 10 V — مطابقة لعناصر تجربة دوائر RLC المتوالية.
2. فعّل قراءة سعة التيار.
3. اضبط التردد الزاوي للقيادة لكل محاولة (كمضاعف لـ ω₀ = 10 rad/s) وسجل سعة التيار القصوى.

ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة

• لمحاولة واحدة، احسب Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) باستخدام R = 20 Ω و L = 1 H و C = 0.01 F، ثم I_peak = V₀/Z باستخدام V₀ = 10 V. قارن بالجدول.
• تأكد أن تجربتيك خارج الرنين (تحت ω₀ وفوقه) تعطيان سعة تيار متساوية عند تباعد متساوٍ عن الرنين في هذه الحالة الخاصة. اشرح لماذا تبلغ سعة التيار ذروتها عند ω₀ بالضبط وتهبط تناظريًا على مقياس لوغاريتمي للتردد.

أين يظهر هذا خارج المختبر

• تعرض تجربة rlc-series في الدوائر استجابة الخطوة للأجهزة نفسها (حالة عابرة عند التشغيل) لبطارية 10 V ثابتة، لا إثارة جيبية. اشرح لماذا «الممانعة» و«الرنين» مفهومان للحالة المستقرة بالتيار المتناوب لا ينطبقان مباشرة على سيناريو تشغيل التيار المستمر ذاك.
• يصف «معامل الجودة» Q = ω₀L/R للدائرة مدى حدة هبوط سعة التيار بعيدًا عن الرنين. باستخدام R = 20 Ω و L = 1 H و ω₀ = 10 rad/s لهذه الدائرة، احسب Q واشرح هل لهذه الدائرة قمة رنين حادة أم عريضة.

• AP Physics 2 — Unit 12: Magnetism and Electromagnetism
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 13: Electromagnetic Induction
• IB Physics — D.4 Induction
• General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. أهلًا بك في RLC بالدوائر
2. حدد دائرة RLC
3. اضغط تشغيل
4. الفيزياء نفسها بالدوائر
5. افتح لوحة الخصائص
6. أحسنت!

افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.

افتح المختبر التفاعلي ←

نزّل ورقة العمل ←

دوائر التيار المتناوب والرنين