الكهرومغناطيسية
RLC عند الرنين
مطابقة ω مع ω₀ = 1/√(LC) — تكون Z دنيا وI قصوى؛ ارسم I(t).
RLC عند الرنين — محاكاة الكهرومغناطيسية تفاعلية. مطابقة ω مع ω₀ = 1/√(LC) — تكون Z دنيا وI قصوى؛ ارسم I(t). مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
رنين RLC
ω تطابق ω₀ = 1/√(LC) — Z أدنى، I أقصى؛ ارسم I(t).
عند الرنين ω = ω₀ = 1/√(LC)، تتلاشى المفاعلة الحثية والسعوية فتكون الممانعة Z أدنى والتيار I أقصى. اضغط تشغيل لرسم I(t)؛ اقرأ Z والطور في لوحة الخصائص. يستغل ضبط أجهزة الراديو وملفات التصوير بالرنين المغناطيسي هذه القمة الحادة للتيار.
- ω₀ = 1/√(LC)
- Z_min عند الرنين
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
دائرة RLC تواليًا تُثار بمصدر متناوب متغير التردد. هل يبلغ إجمالي اعتراض الدائرة للتيار (الممانعة) حدًا أدنى عند تردد معين؟
توقعات للموازنة
- تبلغ الممانعة حدًا أقصى عند تردد ما.
- لا تعتمد الممانعة على تردد الإثارة.
- نعم — تبلغ الممانعة حدًا أدنى (تساوي R فقط) عند تردد الرنين ω₀ = 1/√(LC).
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- تردد الإثارة ω (rad/s)
ما تقيسه:
- زاوية الطور φ (rad)
- الممانعة Z (Ω)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق رنين RLC واضغط إعادة الضبط. R = 20 Ω و L = 1 H و C = 0.01 F ثابتة (نفسها في تجربة دائرة RLC المتوالية المرتبطة).
- فعّل قراءتي الممانعة وزاوية الطور.
- اضبط التردد الزاوي للقيادة لكل محاولة (كمضاعف لـ ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) وسجل الممانعة.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب المفاعلة X = ωL − 1/(ωC)، ثم Z = √(R² + X²) و φ = atan2(X, R)، باستخدام R = 20 Ω و L = 1 H و C = 0.01 F. قارن كليهما بالجدول.
- عند ω = ω₀ = 10 rad/s، أكد أن Z = R تمامًا و φ = 0. اشرح لماذا تلغي المفاعلة الحثية ωL والمفاعلة السعوية 1/(ωC) بعضهما تمامًا عند الرنين، تاركتين معارضة المقاومة فقط.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- موالف الراديو في جوهره دائرة RLC تضبط ترددها الرنين (عادة بمكثف متغير) ليطابق تردد بث محطة، حيث تهبط الممانعة ويبلغ التيار — والإشارة — ذروته. اشرح لماذا تُكبت المحطات عند الترددات الأخرى بدلًا.
- زاوية الطور φ سالبة تحت الرنين وموجبة فوقه. اشرح، باستخدام صيغة المفاعلة X = ωL − 1/(ωC)، لماذا تهيمن المكثفة عند الترددات المنخفضة (X سالبة) بينما يهيمن المحث عند الترددات المرتفعة (X موجبة).
- 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
- أهلًا بك في رنين RLC
- حدد دائرة RLC
- اضغط تشغيل
- أدنى ممانعة
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.