Électromagnétisme

RLC hors résonance

Ce réglage fonctionne sous la résonance  : la réactance capacitive domine, donc le courant est en avance sur la tension (φ < 0).

RLC hors résonance — simulation interactive de Électromagnétisme. Ce réglage fonctionne sous la résonance  : la réactance capacitive domine, donc le courant est en avance sur la tension (φ < 0). Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

impédance à l'extérieur de résonance

Sous la résonance, le courant capacitif est en avance (φ < 0).

Ce réglage fonctionne sous la résonance  : la réactance capacitive domine, donc le courant est en avance sur la tension (φ < 0).

• Impédance Z > R hors résonance
• Phase φ ≠ 0

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

Ce circuit RLC est piloté hors résonance (à la moitié de sa fréquence de résonance), de sorte que son courant est en retard ou en avance sur la tension de commande d'un angle de phase fixe. Le courant instantané oscille-t-il toujours de manière sinusoïdale à la même fréquence que le variateur ?

Des pronostics à peser

• Non, le courant oscille à une fréquence différente de celle du variateur.
• Oui, le courant oscille à la fréquence d'entraînement exacte, juste déphasé par rapport à la tension.
• Le courant n'est pas du tout sinusoïdal en régime permanent.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Temps t (s)

Ce que vous mesurez  :

• Courant instantané i(t) (A)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage rlc-off-resonance et appuyez sur Réinitialiser. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, lecteur ω = 5 rad/s (la moitié de la résonance ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
2. Activez la lecture du courant instantané.
3. Lisez le courant instantané à chaque heure indiquée.

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

• Calculez d’abord Z = √(R² + X²) et φ = atan2(X, R) avec X = ωL − 1/(ωC), en utilisant R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (donnant Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Calculez ensuite i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) en utilisant V₀ = 10 V. Comparez avec le tableau.
• L'angle de phase ici est négatif, ce qui signifie que le circuit est dominé par le condensateur à cette fréquence (en dessous de la résonance). Expliquez ce qu'un φ négatif signifie si le courant est en avance ou en retard par rapport à la tension de commande.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• L'amplitude du courant ici (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) est inférieure à ce qu'elle serait exactement à la résonance (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Expliquez pourquoi le pilotage d'un circuit RLC hors résonance entraîne toujours une amplitude de courant plus petite que le pilotage en résonance.
• Étant donné que les fréquences hors résonance produisent des amplitudes de courant plus petites, un circuit RLC agit comme un filtre de fréquence naturelle. Expliquez pourquoi ce circuit répondrait faiblement à un signal à très haute ou à très basse fréquence mélangé à sa fréquence de résonance.

• 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 à l'extérieur de résonance
2. Sélectionnez le circuit RLC
3. Appuyez sur Lecture
4. Au-dessus ou en dessous de la résonance
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