Sähkömagnetismi
Linkitetty vakiotilan RLC
Tämä analyyttinen vakiotilan penkki näyttää fasorit Z, I ja vaihe samoille R, L, C:lle; erillinen virtapiiriesiasetus mallintaa sen kytkintransientin.
Linkitetty vakiotilan RLC – interaktiivinen Sähkömagnetismi-simulaatio. Tämä analyyttinen vakiotilan penkki näyttää fasorit Z, I ja vaihe samoille R, L, C:lle; erillinen virtapiiriesiasetus mallintaa sen kytkintransientin. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
RLC-transientit
Vakiotilan fasori-RLC; Virtapiirit näyttää kytkintransientin.
Tämä analyyttinen vakiotilan penkki näyttää fasorit Z, I ja vaihe samoille R, L, C:lle; erillinen Virtapiirit-esiasetus mallintaa sen kytkintransientin.
- ω₀ = 1/√(LC)
- Linkki virtapiirilaboratorioon
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Tämä koe käyttää täsmälleen samoja R-, L-, C-arvoja kuin rlc-series-piirikoe, nähtynä tässä fasori-/AC-ongelmana kytkintransientin sijaan. Kun pyyhkäiset ajotaajuutta pois resonanssista kumpaankin suuntaan, laskeeko virran amplitudi aina?
Punniteltavat ennusteet
- Kyllä – pois resonanssista liikkuminen kumpaankin suuntaan (korkeampi tai matalampi ω) pienentää virran amplitudia, koska impedanssi nousee molemmilla puolilla.
- Virran amplitudi laskee vain resonanssin yläpuolisilla taajuuksilla.
- Virran amplitudi laskee vain resonanssin alapuolisilla taajuuksilla.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Ajotaajuus ω (rad/s)
Mitä mittaat:
- Huippuvirran amplitudi I_peak (A)
Miten tutkimus etenee
- Avaa RLC piireissä -esiasetus ja paina Nollaa. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V – identtinen rlc-series-piirikokeen komponentteihin.
- Ota käyttöön virran amplitudin lukema.
- Aseta ajokulmataajuus jokaiselle suoritukselle (ω₀ = 10 rad/s monikertana) ja kirjaa huippuvirran amplitudi.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Yhdelle suoritukselle laske Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) arvoilla R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, sitten I_peak = V₀/Z arvolla V₀ = 10 V. Vertaa taulukkoon.
- Varmenna, että kaksi resonanssin ulkopuolista suoritustasi (ω₀:n alapuolella ja yläpuolella) antavat yhtä suuren virran amplitudin, kun ne ovat yhtä kaukana resonanssista tässä erityistapauksessa. Selitä, miksi virran amplitudi huipentuu täsmälleen kohdassa ω₀ ja laskee symmetrisesti log-taajuusasteikolla.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- RLC-sarjapiirikoe näyttää saman laitteiston askelvasteen (kytkintransientin) vakioon 10 V paristoon, ei sinimuontoiseen ajoon. Selitä, miksi ”impedanssi” ja ”resonanssi” ovat AC-vakiotilakäsitteitä, jotka eivät sovellu suoraan siihen DC-kytkintilanteeseen.
- Kuinka terävästi virran amplitudi laskee pois resonanssista, kuvaa piirin ”laatutekijä” Q = ω₀L/R. Käyttäen tämän piirin arvoja R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s, laske Q ja selitä, onko tällä piirillä terävä vai leveä resonanssihuippu.
- 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
- Tervetuloa RLC:hen piireissä
- Valitse RLC-piiri
- Paina Toista
- Sama fysiikka virtapiireissä
- Avaa Ominaisuudet-paneeli
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →