Elektromagnetism

RLC resonantsist eemal

See eelseadistus töötab allpool resonantsi: mahtuvustakistus domineerib, seega vool jookseb pingest ette (φ < 0).

RLC resonantsist eemal — interaktiivne Elektromagnetism simulatsioon. See eelseadistus töötab allpool resonantsi: mahtuvustakistus domineerib, seega vool jookseb pingest ette (φ < 0). Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Impedants resonantsist eemal

Allpool resonantsi jookseb mahtuvuslik vool pingest ette (φ < 0).

See eelseadistus töötab allpool resonantsi: mahtuvustakistus domineerib, seega vool jookseb pingest ette (φ < 0).

• Z > R väljaspool resonantsi
• φ ≠ 0

Uurimise kokkuvõte

Planeeri küsimus enne labori avamist

Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.

Juhtküsimus

Seda RLC-vooluringi ergutatakse resonantsist eemal (poolel tema resonantssagedusel), seega tema vool jääb maha või läheb ette ergutuspinge võrra fikseeritud faasinurga võrra. Kas hetkvool võngub ikka veel siinuseliselt samal sagedusel kui ergutus?

Kaalutavad ennustused

• Ei — vool võngub teisel sagedusel kui ergutus.
• Jah — vool võngub täpselt ergutussagedusel, lihtsalt nihutatud faasis pinge suhtes.
• Vool pole püsiolekus üldse siinuseline.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Aeg t (s)

Mida sa mõõdad:

• Hetkvool i(t) (A)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava resonantsist-eemal RLC eelseadistus ja vajuta Lähtesta. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, ergutus ω = 5 rad/s (pool resonantsi ω₀ = 10 rad/s-st), V₀ = 10 V.
2. Lülita sisse hetkvoolu näit.
3. Loe hetkvool igal loetletud ajal.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta esmalt Z = √(R² + X²) ja φ = atan2(X, R), kus X = ωL − 1/(ωC), kasutades R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (andes Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Seejärel arvuta i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ), kasutades V₀ = 10 V. Võrdle tabeliga.
• Faasinurk on siin negatiivne, mis tähendab, et vooluring on sel sagedusel (allpool resonantsi) kondensaatoridomineeritud. Selgita, mida negatiivne φ tähendab selle kohta, kas vool läheb ergutuspingest ette või jääb temast maha.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Voolu amplituud siin (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) on väiksem kui ta oleks täpselt resonantsis (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Selgita, miks RLC-vooluringi ergutamine resonantsist eemal annab alati väiksema voolu amplituudi kui ergutamine resonantsis.
• Kuna resonantsivälised sagedused tekitavad väiksemaid voolu amplituude, toimib RLC-vooluring loomuliku sagedusfiltrina. Selgita, miks see vooluring reageeriks nõrgalt väga kõrge või väga madala sagedusega signaalile, mis on segatud tema resonantssagedusega.

• 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. Tere tulemast RLC mitte-resonantsi juurde
2. Vali RLC vooluring
3. Vajuta Esita
4. Üle või all resonantsi
5. Ava Omaduste paneel
6. Said hakkama!

Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.

Ava interaktiivne labor →

Laadi tööleht alla →

Vahelduvvoolu vooluringid ja resonants