Elektromagnetismus

RLC mimo rezonanci

Tato předvolba buzí pod rezonancí: převažuje kapacitní reaktance, proud předbíhá napětí (φ < 0).

RLC mimo rezonanci — interaktivní simulace Elektromagnetismus. Tato předvolba buzí pod rezonancí: převažuje kapacitní reaktance, proud předbíhá napětí (φ < 0). Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.

Impedance mimo rezonanci

Pod rezonancí kapacitní proud předbíhá napětí (φ < 0).

Tato předvolba buzí pod rezonancí: převažuje kapacitní reaktance, proud předbíhá napětí (φ < 0).

• Z > R mimo rezonanci
• φ ≠ 0

Souhrn zkoumání

Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř

Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.

Hlavní otázka

Tento RLC obvod je buzen mimo rezonanci (na polovině rezonanční frekvence), takže jeho proud zaostává nebo předbíhá budicí napětí o pevný fázový úhel. Osciluje okamžitý proud pořád sinusově na stejné frekvenci jako buzení?

Predikce k zvážení

• Ne — proud osciluje na jiné frekvenci než buzení.
• Ano — proud osciluje na přesné budicí frekvenci, jen fázově posunutý vzhledem k napětí.
• Proud v ustáleném stavu vůbec není sinusový.

Role proměnných

Co nastavuješ:

• Čas t (s)

Co měříš:

• Okamžitý proud i(t) (A)

Jak zkoumání probíhá

1. Otevři předvolbu rlc-off-resonance a stiskni Resetovat. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, buzení ω = 5 rad/s (polovina rezonančního ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
2. Zapni odečet okamžitého proudu.
3. Odečti okamžitý proud v každém uvedeném čase.

Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat

• Nejdřív spočti Z = √(R² + X²) a φ = atan2(X, R) s X = ωL − 1/(ωC) s R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (dává Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Pak spočti i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) s V₀ = 10 V. Porovnej s tabulkou.
• Fázový úhel je tady záporný, což znamená, že obvod je na této frekvenci dominovaný kondenzátorem (pod rezonancí). Vysvětli, co záporné φ znamená pro to, zda proud předbíhá, nebo zaostává za budicím napětím.

Kde se to objevuje mimo laboratoř

• Amplituda proudu tady (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) je menší, než by byla přesně při rezonanci (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Vysvětli, proč buzení RLC obvodu mimo rezonanci vždy dává menší amplitudu proudu než buzení při rezonanci.
• Protože nerezonanční frekvence dávají menší amplitudy proudu, funguje RLC obvod jako přirozený frekvenční filtr. Vysvětli, proč tento obvod by odpovídal slabě na velmi vysokofrekvenční nebo velmi nízkofrekvenční signál smíchaný s jeho rezonanční frekvencí.

• 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. Vítej v RLC mimo rezonanci
2. Vyber RLC obvod
3. Stiskni Spustit
4. Nad rezonancí, nebo pod ní
5. Otevři panel Vlastnosti
6. Povedlo se!

Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.

Otevřít interaktivní laboratoř →

Stáhnout pracovní list →

Obvody střídavého proudu a rezonance