Vooluringid

Jada-RLC

R, L ja C jadamis — kondensaator seadub allika järgi

Jada-RLC — interaktiivne Vooluringid simulatsioon. R, L ja C jadamis — kondensaator seadub allika järgi Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Jada-RLC siire

R, L ja C jadamis tekitavad summutatud siirde püsioleku suunas.

Energia vahetub kondensaatori ja induktori vahel, samas kui takisti hajutab energiat.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Summutus R-st

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-vooluring ühendab takisti, induktiivpooli ja kondensaatori. Takisti väärtus määrab, kas vooluringi lähenemine lõppolekule võnkub (vähese sumbumusega) või mitte (tugevalt summutatud). Kas suurem takistus muudab võnkumise tõenäolisemaks või vähem tõenäoliseks?

Kaalutavad ennustused

• Suurem takistus muudab võnkumise tõenäolisemaks.
• Takistus ei mõjuta, kas vooluring võngub, ainult seda, kui kiiresti ta seatakse.
• Suurem takistus surub võnkumise maha — rohkem takistust tähendab rohkem energiat hajutatud tsükli kohta, summutades igasugust helisemist.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Takistus R (Ω)

Mida sa mõõdad:

• Resonantssagedus f₀ (Hz)
• Sumbumustegur ζ

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava jada-RLC eelseadistus ja vajuta Lähtesta. L = 1 H, C = 0,01 F on fikseeritud; patarei annab 10 V.
2. Lülita sisse kondensaatori pinge ja induktiivpooli voolu näidud.
3. Sea iga katse jaoks takisti väärtus ja arvuta sumbumustegur ζ = R / (2√(L/C)).

Juhtiv võrrand

RLC resonantssagedus — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

Jada-RLC-vooluringi loomulik võnkesagedus on f₀ = 1/(2π√(LC)), määratud täielikult induktiivsuse ja mahtuvuse poolt. Takistus R ei nihuta seda sagedust — ta ainult juhib, kui tugevalt võnkumist summutatakse.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses f₀ = 1/(2π√(LC)), kasutades L = 1 H, C = 0.01 F (sama igas katses, sest see ei sõltu R-ist), seejärel ζ = R/(2√(L/C)). Võrdle mõlemat tabeliga.
• Selle vooluringi vaikimisi R = 20 Ω annab täpselt ζ = 1 (kriitiliselt summutatud) — vajuta sellel väärtusel Esita ja vaata, kuidas kondensaatori pinge lähib 10 V-le võimalikult kiiresti ilma üle löömata. Selgita, mida sa ootaksid näha hoopis R = 10 Ω juures (ζ = 0,5, vähese sumbumusega).

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Kriitiliselt summutatud süsteeme (ζ = 1) hinnatakse inseneris kõrgelt — näiteks auto amortisaatorid — sest nad naasevad tasakaalu kõige kiiremini ilma üleshüppe ja põrklemiseta. Selgita, miks vähese sumbumusega amortisaator (ζ < 1) annaks ebamugava, põrkleva sõidu.
• Resonantssagedus f₀ = 1/(2π√(LC)) sõltub ainult L-ist ja C-st, mitte üldse R-ist — R ainult juhib sumbumust. Selgita, miks RLC-raadios häälestusvooluring kasutab just L-i ja C-d (mitte R-i), et valida, missuguse jaama sagedusele ta reageerib.

• 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

1. Tere tulemais RLC jada juurde
2. Vajuta Esita
3. Vali kondensaator
4. Vaata siirdet
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 →

Kondensaatori laadimine ja ajakonstandid