Circuitos
RLC en serie
R, L y C en serie — el condensador se estabiliza con la fuente
RLC en serie — simulación interactiva de Circuitos. R, L y C en serie — el condensador se estabiliza con la fuente Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Transitorio RLC en serie
R, L y C en serie producen un transitorio amortiguado hacia el estado estacionario.
La energía alterna entre el capacitor y el inductor mientras la resistencia disipa energía.
- Frecuencia de resonancia ω₀ = 1/√(LC)
- Amortiguación por R
Informe de investigación
Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta de conducción
Un circuito RLC en serie combina una resistencia, un inductor y un condensador. El valor de la resistencia determina si el acercamiento del circuito a su estado final oscila (subamortiguado) o no (sobreamortiguado). ¿Una resistencia mayor hace que la oscilación sea más o menos probable?
Predicciones para pesar
- Una resistencia mayor hace que la oscilación sea más probable.
- La resistencia no afecta si el circuito oscila, solo qué tan rápido se estabiliza.
- Una resistencia mayor suprime la oscilación; más resistencia significa más energía disipada por ciclo, amortiguando cualquier zumbido.
Roles variables
Lo que configuraste:
- Resistencia R (Ω)
Lo que mides:
- Frecuencia de resonancia f₀ (Hz)
- Relación de amortiguación ζ
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el preajuste de la serie rlc y presione Restablecer. L = 1 H, C = 0.01 F son fijos; la batería suministra 10 V.
- Habilite las lecturas de voltaje del capacitor y corriente del inductor.
- Establezca el valor de la resistencia para cada prueba y calcule la relación de amortiguación ζ = R / (2√(L/C)).
Ecuación rectora
Frecuencia resonante RLC — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))
La frecuencia de oscilación natural de un circuito RLC en serie es f₀ = 1/(2π√(LC)), establecida completamente por la inductancia y la capacitancia. La resistencia R no cambia esta frecuencia; solo controla la fuerza con la que se amortigua cualquier oscilación.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule f₀ = 1/(2π√(LC)) usando L = 1 H, C = 0.01 F (lo mismo para todas las pruebas, ya que no depende de R), luego ζ = R/(2√(L/C)). Compare ambos con la tabla.
- El R = 20 Ω predeterminado de este circuito da exactamente ζ = 1 (críticamente amortiguado): presione Reproducir en ese valor y observe cómo el voltaje del capacitor se acerca a 10 V lo más rápido posible sin sobrepasarse. Explique lo que esperaría ver en R = 10 Ω (ζ = 0.5, subamortiguado).
¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?
- Los sistemas críticamente amortiguados (ζ = 1) son apreciados en ingeniería (amortiguadores de automóviles, por ejemplo) porque regresan al equilibrio más rápido sin sobrepasarse ni rebotar. Explique por qué un amortiguador poco amortiguado (ζ < 1) provocaría un viaje incómodo y con rebotes.
- La frecuencia de resonancia f₀ = 1/(2π√(LC)) depende solo de L y C, no de R en absoluto; R solo controla la amortiguación. Explique por qué un circuito de sintonización de radio RLC usa L y C (no R) para seleccionar la frecuencia de la estación a la que responde.
- 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
- Bienvenido a RLC en serie
- Pulsa Reproducir
- Selecciona el capacitor
- Observa el transitorio
- Abre el Inspector
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
Abrir laboratorio interactivo →
Descargar ficha de laboratorio →
Carga de condensadores y constantes de tiempo