Електромагнетизъм

RLC извън резонанс

Тази настройка работи под резонанс: доминира капацитетното съпротивление, така че токът изпреварва напрежението (φ < 0).

RLC извън резонанс — интерактивна симулация Електромагнетизъм. Тази настройка работи под резонанс: доминира капацитетното съпротивление, така че токът изпреварва напрежението (φ < 0). Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Импеданс извън резонанс

Под резонанс капацитетният ток изпреварва напрежението (φ < 0).

Тази настройка работи под резонанс: доминира капацитетното съпротивление, така че токът изпреварва напрежението (φ < 0).

• Z > R извън резонанс
• φ ≠ 0

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Тази RLC верига се задвижва извън резонанс (на половината от резонансната ѝ честота), така че токът ѝ изостава или изпреварва задвижващото напрежение с фиксиран фазов ъгъл. Осцилира ли мигновений ток все пак синусоидално на същата честота като задвижването?

Предсказвания за преценка

• Не — токът осцилира на различна честота от задвижването.
• Да — токът осцилира на точно честотата на задвижване, само фазово изместен спрямо напрежението.
• Токът изобщо не е синусоидален в установено състояние.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Време t (s)

Какво измерваш:

• Мигновен ток i(t) (A)

Как протича изследването

1. Отвори настройката RLC извън резонанс и натисни Нулирай. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, задвижване ω = 5 rad/s (половината от резонансното ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
2. Включи показанието за мигновен ток.
3. Прочети мигновения ток на всяко изброено време.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• Първо изчисли Z = √(R² + X²) и φ = atan2(X, R) с X = ωL − 1/(ωC), ползвайки R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (даващо Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). После изчисли i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) с V₀ = 10 V. Сравни с таблицата.
• Фазовият ъгъл тук е отрицателен, което значи, че веригата е доминирана от кондензатора на тази честота (под резонанс). Обясни какво значи отрицателно φ за това дали токът изпреварва или изостава задвижващото напрежение.

Къде това се появява извън лабораторията

• Амплитудата на тока тук (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) е по-малка, отколкото би била точно на резонанс (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Обясни защо задвижването на RLC верига извън резонанс винаги дава по-малка амплитуда на тока от задвижването ѝ на резонанс.
• Понеже извънрезонансните честоти произвеждат по-малки амплитуди на тока, RLC веригата действа като естествен честотен филтър. Обясни защо тази верига би отговаряла слабо на много високочестотен или много нискочестотен сигнал, смесен с резонансната ѝ честота.

• 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. Добре дошъл при RLC извън резонанс
2. Избери RLC веригата
3. Натисни Пусни
4. Над или под резонанс
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Вериги с променлив ток и резонанс