Obvody

Sériový RLC

R, L a C v sérii — kondenzátor se ustálí na zdroji

Sériový RLC — interaktivní simulace Obvody. R, L a C v sérii — kondenzátor se ustálí na zdroji Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.

Přechodový jev sériového RLC

R, L a C v sérii dávají tlumený přechodný děj k ustálenému stavu.

Energie se přelévá mezi kondenzátorem a cívkou, zatímco rezistor ji disipuje.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Tlumení z R

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

Sériový RLC obvod kombinuje rezistor, cívku a kondenzátor. Hodnota rezistoru určuje, zda přibližování obvodu k finálnímu stavu osciluje (podtlumené), nebo ne (přetlumené). Dělá větší odpor oscilaci pravděpodobnější, nebo méně?

Predikce k zvážení

• Větší odpor dělá oscilaci pravděpodobnější.
• Odpor neovlivňuje, zda obvod osciluje, jen jak rychle se usadí.
• Větší odpor potlačuje oscilaci — víc odporu znamená víc disipované energie za cyklus a tlumí jakékoli vyzvánění.

Role proměnných

Co nastavuješ:

• Odpor R (Ω)

Co měříš:

• Rezonanční frekvence f₀ (Hz)
• Koeficient tlumení ζ

Jak zkoumání probíhá

1. Otevři předvolbu rlc-series a stiskni Resetovat. L = 1 H, C = 0.01 F jsou pevné; baterie dodává 10 V.
2. Zapni odečty napětí kondenzátoru a proudu cívkou.
3. Nastav hodnotu rezistoru pro každý pokus a spočti činitel tlumení ζ = R / (2√(L/C)).

Řídící rovnice

Rezonanční frekvence RLC — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

Vlastní oscilační frekvence sériového RLC obvodu je f₀ = 1/(2π√(LC)), daná celou indukčností a kapacitou. Odpor R tuto frekvenci neposouvá — řídí jen, jak silně je jakákoli oscilace tlumena.

Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat

• Pro jeden pokus spočti f₀ = 1/(2π√(LC)) s L = 1 H, C = 0.01 F (stejné pro každý pokus, protože nezávisí na R), pak ζ = R/(2√(L/C)). Porovnej obě s tabulkou.
• Výchozí R = 20 Ω tohoto obvodu dává přesně ζ = 1 (kriticky tlumené) — stiskni Spustit na této hodnotě a sleduj, jak napětí kondenzátoru přibližuje 10 V nejrychleji možné bez přestřelení. Vysvětli, co bys čekal vidět místo toho při R = 10 Ω (ζ = 0.5, podtlumené).

Kde se to objevuje mimo laboratoř

• Kriticky tlumené soustavy (ζ = 1) jsou v inženýrství ceněné — tlumiče aut například — protože se vracejí do rovnováhy nejrychleji bez přestřelení nebo poskakování. Vysvětli, proč podtlumený tlumič (ζ < 1) by dal nepohodlnou, skáčivou jízdu.
• Rezonanční frekvence f₀ = 1/(2π√(LC)) závisí jen na L a C, vůbec ne na R — R řídí jen tlumení. Vysvětli, proč ladící obvod RLC rádia používá L a C (ne R) k výběru, na jejíž frekvenci stanice odpovídá.

• 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. Vítej v Sériovém RLC
2. Stiskni Spustit
3. Vyber kondenzátor
4. Sleduj přechodný děj
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 →

Nabíjení kondenzátoru a časové konstanty