Ηλεκτρομαγνητισμός

Συνδεδεμένο μόνιμο RLC

Αυτό το αναλυτικό μόνιμο τραπέζι δείχνει φασορείς Z, I και φάση για τα ίδια R, L, C· η ξεχωριστή προεπιλογή στα Κυκλώματα μοντελοποιεί τη μεταβατική της διακόπτη.

Συνδεδεμένο μόνιμο RLC — διαδραστική προσομοίωση Ηλεκτρομαγνητισμός. Αυτό το αναλυτικό μόνιμο τραπέζι δείχνει φασορείς Z, I και φάση για τα ίδια R, L, C· η ξεχωριστή προεπιλογή στα Κυκλώματα μοντελοποιεί τη μεταβατική της διακόπτη. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Μεταβατικές RLC

Phasor RLC μόνιμης κατάστασης· τα Κυκλώματα δείχνουν τη μεταβατική κατάσταση διακόπτη.

Αυτός ο αναλυτικός πάγκος μόνιμης κατάστασης δείχνει phasor Z, I και φάση για τα ίδια R, L, C· η ξεχωριστή προεπιλογή Κυκλωμάτων μοντελοποιεί τη μεταβατική του κατάσταση διακόπτη.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Σύνδεση με το εργαστήριο Κυκλωμάτων

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Αυτό το πείραμα χρησιμοποιεί τις ακριβώς ίδιες τιμές R, L, C με το πείραμα rlc-series κυκλωμάτων, θεωρούμενο εδώ ως πρόβλημα phasor/AC αντί μεταβατικής κατάστασης ανοίγματος διακόπτη. Καθώς σαρώνεις τη συχνότητα διέγερσης μακριά από τον συντονισμό προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, το πλάτος ρεύματος πάντα μειώνεται;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Ναι — απομάκρυνση από τον συντονισμό προς οποιαδήποτε κατεύθυνση (υψηλότερο ή χαμηλότερο ω) μειώνει το πλάτος ρεύματος, αφού η impedance ανεβαίνει και στις δύο πλευρές.
• Το πλάτος ρεύματος μειώνεται μόνο για συχνότητες πάνω από τον συντονισμό.
• Το πλάτος ρεύματος μειώνεται μόνο για συχνότητες κάτω από τον συντονισμό.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Συχνότητα διέγερσης ω (rad/s)

Τι μετράς:

• Πλάτος κορυφής έντασης I_peak (A)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή rlc-in-circuits και πάτησε Επαναφορά. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — πανομοιότυπο με τα στοιχεία του πειράματος rlc-series κυκλωμάτων.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη πλάτους ρεύματος.
3. Ρύθμισε τη γωνιακή συχνότητα διέγερσης για κάθε δοκιμή (ως πολλαπλάσιο του ω₀ = 10 rad/s) και κατέγραψε το κορυφαίο πλάτος ρεύματος.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) χρησιμοποιώντας R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, μετά I_peak = V₀/Z χρησιμοποιώντας V₀ = 10 V. Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Επιβεβαίωσε ότι οι δύο δοκιμές εκτός συντονισμού σου (κάτω και πάνω από το ω₀) δίνουν ίσο πλάτος ρεύματος όταν είναι ισόχωρα τοποθετημένες από τον συντονισμό σε αυτή τη συγκεκριμένη περίπτωση. Εξήγησε γιατί το πλάτος ρεύματος κορυφώνεται ακριβώς στο ω₀ και πέφτει συμμετρικά σε λογαριθμική κλίμακα συχνότητας.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Το πείραμα rlc-series κυκλωμάτων δείχνει την απόκριση βήματος (μεταβατική κατάσταση ανοίγματος διακόπτη) του ίδιου υλικού σε σταθερή μπαταρία 10 V, όχι ημιτονοειδή διέγερση. Εξήγησε γιατί «impedance» και «συντονισμός» είναι έννοιες AC μόνιμης κατάστασης που δεν εφαρμόζουν ευθέως σε εκείνο το σενάριο DC ανοίγματος διακόπτη.
• Το πόσο απότομα πέφτει το πλάτος ρεύματος μακριά από τον συντονισμό περιγράφεται από τον «παράγοντα ποιότητας» Q = ω₀L/R του κυκλώματος. Χρησιμοποιώντας R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s αυτού του κυκλώματος, υπολόγισε το Q και εξήγησε αν αυτό το κύκλωμα έχει απότομη ή πλατιά κορύφωση συντονισμού.

• 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. Καλώς όρισες στο RLC σε κυκλώματα
2. Επίλεξε το κύκλωμα RLC
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Η ίδια φυσική στα Κυκλώματα
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Κυκλώματα AC και συντονισμός