Elektromagnetisme

Koblet stationær RLC

Dette analytiske stationære bord viser faseorerne Z og I samt fasen for samme R, L, C; den separate forudstilling i Kredse modellerer dens kontakttransient.

Koblet stationær RLC — interaktiv Elektromagnetisme-simulation. Dette analytiske stationære bord viser faseorerne Z og I samt fasen for samme R, L, C; den separate forudstilling i Kredse modellerer dens kontakttransient. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

RLC-transienter

Stationær fasor-RLC; Kredse viser kontakttransienten.

Dette analytiske stationære bord viser fasor Z, I og fase for de samme R, L, C; den separate Kredse-forudstilling modellerer dens kontakttransient.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Link til Kredse-laboratoriet

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

Dette eksperiment bruger præcis de samme R-, L- og C-værdier som kredseksperimentet rlc-series, her set som et faseor-/vekselstrømsproblem i stedet for en tilkoblingsovergang. Når du svejper driverfrekvensen væk fra resonans i begge retninger, falder strømamplituden så altid?

Forudsigelser at afveje

• Ja — at bevæge sig væk fra resonans i begge retninger (højere eller lavere ω) sænker strømamplituden, da impedansen stiger på begge sider.
• Strømamplituden falder kun for frekvenser over resonans.
• Strømamplituden falder kun for frekvenser under resonans.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Driverfrekvens ω (rad/s)

Det, du måler:

• Spidsstrømsamplitude I_peak (A)

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen rlc-in-circuits, og tryk på Nulstil. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — identiske med rlc-series-kredseksperimentets komponenter.
2. Slå strømamplitudeaflæsningen til.
3. Indstil driverens vinkelfrekvens for hvert forsøg (som et multiplum af ω₀ = 10 rad/s), og notér den maksimale strømamplitude.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for ét forsøg Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) med R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, og derefter I_peak = V₀/Z med V₀ = 10 V. Sammenlign med tabellen.
• Bekræft, at dine to forsøg uden for resonans (under og over ω₀) giver ens strømamplitude, når de ligger lige langt fra resonans i netop dette tilfælde. Forklar, hvorfor strømamplituden topper præcis ved ω₀ og falder symmetrisk på en logaritmisk frekvensskala.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• Kredseksperimentet rlc-series viser samme hardwares trinrespons (tilkoblingsovergang) på et konstant 10 V-batteri, ikke en sinusformet driver. Forklar, hvorfor 'impedans' og 'resonans' er vekselstrømsbegreber i stationær tilstand, der ikke direkte kan anvendes på det DC-tilkoblingsscenarie.
• Hvor brat strømamplituden falder væk fra resonans beskrives af en kreds' 'godhed' Q = ω₀L/R. Beregn Q med denne kreds' R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s, og forklar, om denne kreds har en skarp eller bred resonansspids.

• 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. Velkommen til RLC i kredse
2. Vælg RLC-kredsen
3. Tryk på Afspil
4. Samme fysik i Kredse
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Vekselstrømskredse og resonans