Elektromagnetism

RLC resonantsis

ω sobitub ω₀ = 1/√(LC) — Z on minimaalne, I maksimaalne; graafiku I(t).

RLC resonantsis — interaktiivne Elektromagnetism simulatsioon. ω sobitub ω₀ = 1/√(LC) — Z on minimaalne, I maksimaalne; graafiku I(t). Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

RLC resonants

ω sobitub ω₀ = 1/√(LC) — Z on minimaalne, I maksimaalne; graafiku I(t).

Resonantsil ω = ω₀ = 1/√(LC) tühistuvad induktiivne ja mahtuvuslik takistus, nii et impedants Z on minimaalne ja vool I maksimaalne. Vajuta Esita, et I(t) graafik joonistada; loe Z ja faas Omaduste paneelilt. Raadiote ja MRI spoolide häälestus kasutab seda teravat voolutippu.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Z_min resonantsil

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

Jada-RLC-vooluringi ergutab vahelduva sagedusega allikas. Kas vooluringi kogu vastasseis voolule (impedants) jõuab miinimumini mingil kindlal sagedusel?

Kaalutavad ennustused

• Impedants jõuab maksimumini mingil sagedusel.
• Impedants ei sõltu ergutussagedusest.
• Jah — impedants jõuab miinimumini (võrdne lihtsalt R-iga) resonantssagedusel ω₀ = 1/√(LC).

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Ergutussagedus ω (rad/s)

Mida sa mõõdad:

• Faasinurk φ (rad)
• Impedants Z (Ω)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava RLC-resonantsi eelseadistus ja vajuta Lähtesta. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F on fikseeritud (sama kui lingitud jada-RLC vooluringi eksperimendis).
2. Lülita sisse impedantsi ja faasinurga näidud.
3. Sea iga katse jaoks ergutuse ringsagedus (kordsetena ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) ja kirjuta üles impedants.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses reaktiivtakistus X = ωL − 1/(ωC), seejärel Z = √(R² + X²) ja φ = atan2(X, R), kasutades R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Võrdle mõlemat tabeliga.
• Sagedusel ω = ω₀ = 10 rad/s kinnita, et Z = R täpselt ja φ = 0. Selgita, miks induktiivreaktiivtakistus ωL ja mahtuvuslik reaktiivtakistus 1/(ωC) tühistavad resonantsis täpselt, jättes järele ainult takisti vastasseisu.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Raadio häälestaja on sisuliselt RLC-vooluring, mille resonantssagedust sa muudad (tavaliselt muudetava kondensaatori kaudu), et vastata jaama edastussagedusele, kus impedants langeb ja vool — ja signaal — tõuseb haripunkti. Selgita, miks muudel sagedustel olevad jaamad surutakse maha.
• Faasinurk φ on negatiivne allpool resonantsi ja positiivne ülalpool. Selgita reaktiivtakistuse valemi X = ωL − 1/(ωC) abil, miks madalad sagedused lasevad kondensaatoril domineerida (negatiivne X), samas kui kõrged sagedused lasevad induktiivpoolil domineerida (positiivne X).

• 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 resonantsi juurde
2. Vali RLC vooluring
3. Vajuta Esita
4. Minimaalne impedants
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