Électromagnétisme

Circuit RLC lié en régime permanent

Ce banc analytique en régime permanent montre le phaseur Z, I et la phase pour les mêmes R, L, C  ; le réglage Circuits séparé modélise son transitoire de commutation.

Circuit RLC lié en régime permanent — simulation interactive de Électromagnétisme. Ce banc analytique en régime permanent montre le phaseur Z, I et la phase pour les mêmes R, L, C  ; le réglage Circuits séparé modélise son transitoire de commutation. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

transitoires RLC

RLC en phaseur et régime permanent  ; Circuits montre le transitoire.

Ce banc analytique en régime permanent montre le phaseur Z, I et la phase pour les mêmes R, L, C  ; le réglage Circuits séparé modélise son transitoire de commutation.

• Fréquence de résonance ω₀ = 1/√(LC)
• Lien vers le laboratoire des circuits

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Cette expérience utilise exactement les mêmes valeurs R, L, C que l'expérience des circuits de la série rlc, considérée ici comme un problème de phaseur/AC au lieu d'un transitoire de mise en marche. Lorsque vous éloignez la fréquence d'entraînement de la résonance dans les deux sens, l'amplitude du courant diminue-t-elle toujours ?

Des pronostics à peser

• Oui - s'éloigner de la résonance dans les deux sens (ω supérieur ou inférieur) diminue l'amplitude du courant, car l'impédance augmente des deux côtés.
• L'amplitude du courant ne diminue que pour les fréquences supérieures à la résonance.
• L'amplitude du courant ne diminue que pour les fréquences inférieures à la résonance.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Fréquence d'entraînement ω (rad/s)

Ce que vous mesurez  :

• Amplitude du courant de crête I_peak (A)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage rlc-in-circuits et appuyez sur Réinitialiser. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — identiques aux composants de l'expérience des circuits de la série rlc.
2. Activez la lecture de l’amplitude du courant.
3. Réglez la fréquence angulaire d'entraînement pour chaque essai (en tant que multiple de ω₀ = 10 rad/s) et enregistrez l’amplitude du courant de pointe.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) en utilisant R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, puis I_peak = V₀/Z en utilisant V₀ = 10 V. Comparez avec le tableau.
• Confirmez que vos deux essais hors résonance (en dessous et au-dessus de ω₀) donnent une amplitude de courant égale à égale distance de la résonance dans ce cas spécifique. Expliquez pourquoi l'amplitude du courant culmine exactement à ω₀ et diminue symétriquement sur une échelle logarithmique de fréquence.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• L'expérience sur les circuits de la série rlc montre la réponse échelonnée de ce même matériel (transitoire de mise sous tension) à une batterie 10 V constante, et non à un entraînement sinusoïdal. Expliquez pourquoi « impédance » et « résonance » sont des concepts en régime permanent CA qui ne s'appliquent pas directement à ce scénario de mise sous tension CC.
• La façon dont l'amplitude du courant diminue par rapport à la résonance est décrite par le « facteur de qualité » d'un circuit Q = ω₀L/R. En utilisant R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s de ce circuit, calculez Q et expliquez si ce circuit a un pic de résonance net ou large.

• 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. Bienvenue dans RLC en Circuitos
2. Sélectionnez le circuit RLC
3. Appuyez sur Lecture
4. La même physique dans Circuits
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Circuits à courant alternatif et résonance