الکترومغناطیس
RLC در تشدید
ω با ω₀ = 1/√(LC) برابر میشود — Z کمینه، I بیشینه است؛ I(t) را رسم کنید.
RLC در تشدید — شبیهسازی تعاملی الکترومغناطیس. ω با ω₀ = 1/√(LC) برابر میشود — Z کمینه، I بیشینه است؛ I(t) را رسم کنید. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
تشدید RLC
ω با ω₀ = 1/√(LC) برابر میشود — Z کمینه، I بیشینه است؛ I(t) را رسم کنید.
در تشدید ω = ω₀ = 1/√(LC)، راکتانسهای سلفی و خازنی یکدیگر را خنثی میکنند پس امپدانس Z کمینه و جریان I بیشینه است. Play را بفشارید تا I(t) رسم شود؛ Z و فاز را در پنل ویژگیها بخوانید. کوک رادیو و پیچکهای MRI از این اوج تیز جریان بهره میبرند.
- ω₀ = 1/√(LC)
- Z_min در تشدید
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
مدار RLC سری با منبع AC با بسامد متغیر رانده میشود. آیا مخالفت کل مدار با جریان (امپدانس) در بسامد خاصی به کمینه میرسد؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- امپدانس در بسامدی به بیشینه میرسد.
- امپدانس به بسامد محرک بستگی ندارد.
- بله — امپدانس در بسامد تشدید ω₀ = 1/√(LC) به کمینه میرسد (برابر با فقط R).
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- بسامد محرک ω (rad/s)
آنچه اندازه میگیرید:
- زاویهٔ فاز φ (rad)
- امپدانس Z (Ω)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی rlc-resonance را باز کنید و Reset را بفشارید. R = 20 Ω و L = 1 H و C = 0.01 F ثابتاند (همان اجزای آزمایش مداری rlc-series).
- قرائتهای امپدانس و زاویهٔ فاز را فعال کنید.
- بسامد زاویهای محرک را برای هر آزمایش تنظیم کنید (بهصورت مضربی از ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) و امپدانس را ثبت کنید.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، راکتانس X = ωL − 1/(ωC) و سپس Z = √(R² + X²) و φ = atan2(X, R) را با R = 20 Ω و L = 1 H و C = 0.01 F حساب کنید. هر دو را با جدول مقایسه کنید.
- در ω = ω₀ = 10 rad/s تأیید کنید که دقیقاً Z = R و φ = 0 است. توضیح دهید چرا راکتانس القایی ωL و راکتانس خازنی 1/(ωC) در تشدید دقیقاً یکدیگر را خنثی میکنند و فقط مخالفتِ مقاومت باقی میماند.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- کوک رادیو در اصل مدار RLCای است که بسامد تشدیدش را (معمولاً با خازن متغیر) با بسامد پخش ایستگاه همراستا میکنید؛ آنجا امپدانس افت میکند و جریان — و سیگنال — قله میگیرد. توضیح دهید چرا ایستگاههای بسامد دیگر بهجای این، خفه میشوند.
- زاویهٔ فاز φ زیر تشدید منفی و بالای آن مثبت است. با فرمول راکتانس X = ωL − 1/(ωC) توضیح دهید چرا بسامدهای پایین خازن را غالب میکنند (X منفی) و بسامدهای بالا القاگر را (X مثبت).
- 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
- به تشدید RLC خوش آمدید
- انتخاب مدار RLC
- Play را بفشارید
- امپدانس کمینه
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.