Sähkömagnetismi
RLC resonanssin ulkopuolella
Tämä esiasetus ajaa resonanssin alapuolella: kapasitiivinen reaktanssi hallitsee, joten virta johtaa jännitettä (φ < 0).
RLC resonanssin ulkopuolella – interaktiivinen Sähkömagnetismi-simulaatio. Tämä esiasetus ajaa resonanssin alapuolella: kapasitiivinen reaktanssi hallitsee, joten virta johtaa jännitettä (φ < 0). Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Impedanssi resonanssin ulkopuolella
Resonanssin alapuolella kapasitiivinen virta johtaa jännitettä (φ < 0).
Tämä esiasetus ajaa resonanssin alapuolella: kapasitiivinen reaktanssi hallitsee, joten virta johtaa jännitettä (φ < 0).
- Z > R resonanssin ulkopuolella
- φ ≠ 0
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
Tätä RLC-piiriä ajetaan resonanssin ulkopuolella (puolella sen resonanssitaajuudesta), joten sen virta jäljittää tai johtaa ajojännitettä kiinteällä vaihekulmalla. Värähtelee hetkellinen virta silti sinimuontoisesti samalla taajuudella kuin ajo?
Punniteltavat ennusteet
- Ei – virta värähtelee eri taajuudella kuin ajo.
- Kyllä – virta värähtelee täsmälleen ajotaajuudella, vain vaihesiirrettynä jännitteeseen nähden.
- Virta ei ole lainkaan sinimuontoinen vakiotilassa.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Aika t (s)
Mitä mittaat:
- Hetkellinen virta i(t) (A)
Miten tutkimus etenee
- Avaa RLC resonanssin ulkopuolella -esiasetus ja paina Nollaa. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ajo ω = 5 rad/s (puolet resonanssin ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
- Ota käyttöön hetkellisen virran lukema.
- Lue hetkellinen virta jokaisena listattuna ajankohtana.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Laske ensin Z = √(R² + X²) ja φ = atan2(X, R) arvolla X = ωL − 1/(ωC), käyttäen R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (antaen Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Laske sitten i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) arvolla V₀ = 10 V. Vertaa taulukkoon.
- Vaihekulma tässä on negatiivinen, mikä tarkoittaa, että piiriä hallitsee kondensaattori tällä taajuudella (resonanssin alapuolella). Selitä, mitä negatiivinen φ tarkoittaa sille, johtaako vai jäljittääkö virta ajojännitettä.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Virran amplitudi tässä (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) on pienempi kuin se olisi täsmälleen resonanssissa (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Selitä, miksi RLC-piirin ajaminen resonanssin ulkopuolella tuottaa aina pienemmän virran amplitudin kuin sen ajaminen resonanssissa.
- Koska resonanssin ulkopuoliset taajuudet tuottavat pienempiä virran amplitudeja, RLC-piiri toimii luonnollisena taajuussuodattimena. Selitä, miksi tämä piiri vastaisi heikosti erittäin korkeataajuiselle tai erittäin matalataajuiselle signaalille, joka on sekoitettu sen resonanssitaajuuteen.
- 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:n resonanssin ulkopuolelle
- Valitse RLC-piiri
- Paina Toista
- Resonanssin ylä- vai alapuolella
- Avaa Ominaisuudet-paneeli
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →