Électromagnétisme

RLC à la résonance

ω correspond à ω₀ = 1/√(LC) — Z est minimal, I est maximal  ; graphique I(t).

RLC à la résonance — simulation interactive de Électromagnétisme. ω correspond à ω₀ = 1/√(LC) — Z est minimal, I est maximal  ; graphique I(t). Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Résonance RLC

ω correspond à ω₀ = 1/√(LC) — Z est minimale, I est maximal  ; tracez I(t).

À la résonance ω = ω₀ = 1/√(LC), les réactances inductive et capacitive s'annulent, si bien que l'impédance Z est minimale et le courant I maximal. Appuyez sur Lecture pour tracer I(t)  ; lisez Z et la phase dans le panneau Propriétés. L'accord des radios et les bobines d'IRM exploitent ce pic de courant marqué.

• Fréquence de résonance ω₀ = 1/√(LC)
• Z_min à la résonance

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

Un circuit RLC en série est piloté par une source alternative de fréquence variable. L'opposition totale du circuit au courant (impédance) atteint-elle un minimum à une fréquence particulière ?

Des pronostics à peser

• L'impédance atteint un maximum à une certaine fréquence.
• L’impédance ne dépend pas de la fréquence d’entraînement.
• Oui — l'impédance atteint un minimum (égal à juste R) à la fréquence de résonance ω₀ = 1/√(LC).

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Fréquence d'entraînement ω (rad/s)

Ce que vous mesurez  :

• Angle de phase φ (rad)
• Impédance Z (Ω)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage « résonance RLC » et appuyez sur Réinitialiser. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F sont fixes (comme dans l'expérience liée du circuit RLC série).
2. Activez les lectures d’impédance et d’angle de phase.
3. Réglez la fréquence angulaire d'entraînement pour chaque essai (en tant que multiple de ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) et enregistrez l’impédance.

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

• Pour un essai, calculez la réactance X = ωL − 1/(ωC), puis Z = √(R² + X²) et φ = atan2(X, R), en utilisant R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Comparez les deux au tableau.
• À ω = ω₀ = 10 rad/s, confirmez Z = R exactement et φ = 0. Expliquez pourquoi la réactance inductive ωL et la réactance capacitive 1/(ωC) s'annulent exactement à la résonance, ne laissant que l'opposition de la résistance.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Un tuner radio est essentiellement un circuit RLC dont vous ajustez la fréquence de résonance (généralement via un condensateur variable) pour correspondre à la fréquence de diffusion d'une station, où l'impédance chute et le courant – et le signal – culmine. Expliquez pourquoi les stations sur d’autres fréquences sont plutôt supprimées.
• L'angle de phase φ est négatif en dessous de la résonance et positif au-dessus. Expliquez, en utilisant la formule de réactance X = ωL − 1/(ωC), pourquoi les basses fréquences font dominer le condensateur (X négatif) tandis que les hautes fréquences font dominer l'inductance (X positif).

• 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 Résonance RLC
2. Sélectionnez le circuit RLC
3. Appuyez sur Lecture
4. impédance minimale
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