الدوائر

RLC على التوالي

R وL وC على التوالي — يستقر المكثف على قيمة المصدر

RLC على التوالي — محاكاة الدوائر تفاعلية. R وL وC على التوالي — يستقر المكثف على قيمة المصدر مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.

حالة RLC التوالية العابرة

R وL وC تواليًا تنتج حالة عابرة مخمدة نحو الاستقرار.

تتبادل الطاقة بين المكثف والمحث بينما تبدد المقاومة الطاقة.

• ω₀ = 1/√(LC)
• تخميد ناتج عن R

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

تجمع دائرة RLC تواليًا مقاومة ومحث ومكثفًا. قيمة المقاومة تحدد هل اقتراب الدائرة من حالتها النهائية يتذبذب (ناقص التخميد) أم لا (زائد التخميد). هل تجعل المقاومة الأكبر التذبذب أكثر احتمالًا أم أقل؟

توقعات للموازنة

• المقاومة الأكبر تجعل التذبذب أكثر احتمالًا.
• لا تؤثر المقاومة في تذبذب الدائرة، بل في سرعة استقرارها فقط.
• المقاومة الأكبر تكبت التذبذب — مقاومة أكثر تعني طاقة أكثر تبددًا في كل دورة، فتخمد أي رنين.

أدوار المتغيرات

ما تضبطه:

• المقاومة R (Ω)

ما تقيسه:

• تردد الرنين f₀ (Hz)
• نسبة التخميد ζ

كيف يجري التحقيق

1. افتح مسبق RLC المتوالية واضغط إعادة الضبط. L = 1 H و C = 0.01 F ثابتتان؛ تزود البطارية 10 V.
2. فعّل قراءتي جهد المكثف وتيار المحث.
3. اضبط قيمة المقاومة لكل محاولة واحسب نسبة التخميد ζ = R / (2√(L/C)).

المعادلة الحاكمة

تردد رنين RLC — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

تردد التذبذب الطبيعي لدائرة RLC المتوالية هو f₀ = 1/(2π√(LC))، تحدده الحث والسعة كليًا. المقاومة R لا تزيح هذا التردد — تتحكم فقط في مدى قوة تخميد أي تذبذب.

ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة

• لمحاولة واحدة، احسب f₀ = 1/(2π√(LC)) باستخدام L = 1 H و C = 0.01 F (نفسها في كل محاولة، لأنها لا تعتمد على R)، ثم ζ = R/(2√(L/C)). قارن كليهما بالجدول.
• R = 20 Ω الافتراضية لهذه الدائرة تعطي ζ = 1 بالضبط (تخميد حرج) — اضغط تشغيل عند تلك القيمة وراقب جهد المكثف يقترب من 10 V بأسرع ما يمكن دون تجاوز. اشرح ما تتوقع رؤيته بدل ذلك عند R = 10 Ω (ζ = 0.5، تحت التخميد).

أين يظهر هذا خارج المختبر

• الأنظمة ذات التخميد الحرج (ζ = 1) ثمينة في الهندسة — كممتصات صدمات السيارات مثلًا — لأنها تعود إلى الاتزان بأسرع ما يمكن دون أي تجاوز أو ارتداد. اشرح لماذا يجعل ممتص الصدمات تحت التخميد (ζ < 1) الركوب غير مريح ومرتجًا.
• يعتمد تردد الرنين f₀ = 1/(2π√(LC)) على L وC فقط، لا على R إطلاقًا — R يتحكم في التخميد فقط. اشرح لماذا تستخدم دائرة ضبط راديو RLC كلا من L وC (لا R) لاختيار تردد المحطة التي تستجيب لها.

• AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
• IB Physics — B.5 Current and circuits
• General High School Physics — Electricity & DC circuits
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. أهلًا بك في RLC تواليًا
2. اضغط تشغيل
3. حدد المكثف
4. راقب الحالة العابرة
5. افتح لوحة الخصائص
6. أحسنت!

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

افتح المختبر التفاعلي ←

نزّل ورقة العمل ←

شحن المكثف وثوابت الزمن