Електромагнетизъм

RLC при резонанс

ω съвпада с ω₀ = 1/√(LC) — Z е минимално, I е максимално; чертай I(t).

RLC при резонанс — интерактивна симулация Електромагнетизъм. ω съвпада с ω₀ = 1/√(LC) — Z е минимално, I е максимално; чертай I(t). Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

RLC резонанс

ω съвпада с ω₀ = 1/√(LC) — Z е минимално, I е максимално; чертай I(t).

При резонанс ω = ω₀ = 1/√(LC), индуктивното и капацитивното съпротивления се съкращават, така че импедансът Z е минимален и токът I максимален. Натисни Пусни, за да чертаеш I(t); прочети Z и фазата в панела Свойства. Настройката на радиа и MRI навивки използва този остър токов връх.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Z_min при резонанс

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

Последователна RLC верига се задвижва от AC източник с варираща честота. Достига ли пълната опозиция на веригата на тока (импедансът) минимум на някоя конкретна честота?

Предсказвания за преценка

• Импедансът достига максимум на някоя честота.
• Импедансът не зависи от честотата на задвижване.
• Да — импедансът достига минимум (равен точно на R) на резонансната честота ω₀ = 1/√(LC).

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Честота на възбуждане ω (rad/s)

Какво измерваш:

• Фазов ъгъл φ (rad)
• Импеданс Z (Ω)

Как протича изследването

1. Отвори настройката RLC резонанс и натисни Нулирай. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F са фиксирани (същите като свързания експеримент RLC последователно).
2. Включи показанията за импеданс и фазов ъгъл.
3. Задай ъгловата честота на задвижване за всеки опит (като кратно на ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) и запиши импеданса.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли реактивното съпротивление X = ωL − 1/(ωC), после Z = √(R² + X²) и φ = atan2(X, R), с R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Сравни и двете с таблицата.
• При ω = ω₀ = 10 rad/s потвърди Z = R точно и φ = 0. Обясни защо индуктивното реактивно съпротивление ωL и капацитивното 1/(ωC) точно се съкращават при резонанс, оставяйки само опозицията на резистора.

Къде това се появява извън лабораторията

• Радио тюнерът по същество е RLC верига, чиято резонансна честота настройваш (обикновено чрез променлив кондензатор) да съвпада с предавната честота на станция, където импедансът пада и токът — и сигналът — върхуват. Обясни защо станциите на други честоти се потискат вместо това.
• Фазовият ъгъл φ е отрицателен под резонанса и положителен над него. Обясни, с формулата за реактивното съпротивление X = ωL − 1/(ωC), защо ниските честоти карат кондензатора да доминира (отрицателно X), а високите — бобината (положително X).

• 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 резонанса
2. Избери RLC веригата
3. Натисни Пусни
4. Минимален импеданс
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