Elektromagnetizam

RLC izvan rezonancije

Ovaj postav pobuđuje ispod rezonancije: kapacitivna reaktancija dominira, pa struja prednjači naponu (φ < 0).

RLC izvan rezonancije — interaktivna simulacija: Elektromagnetizam. Ovaj postav pobuđuje ispod rezonancije: kapacitivna reaktancija dominira, pa struja prednjači naponu (φ < 0). Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Impedancija izvan rezonancije

Ispod rezonancije, kapacitivna struja prednjači naponu (φ < 0).

Ovaj postav pobuđuje ispod rezonancije: kapacitivna reaktancija dominira, pa struja prednjači naponu (φ < 0).

• Z > R izvan rezonancije
• φ ≠ 0

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Ovaj RLC krug pobuđen je izvan rezonancije (na pola rezonantne frekvencije), pa njegova struja zaostaje ili prednjači pobudnom naponu za fiksan fazni kut. Oscilira li trenutačna struja i dalje sinusoidalno istom frekvencijom kao pobuda?

Predviđanja za odvagnuti

• Ne — struja oscilira drugačijom frekvencijom od pobude.
• Da — struja oscilira točno na frekvenciji pobude, samo fazno pomaknuta u odnosu na napon.
• Struja uopće nije sinusoidalna u stabilnom stanju.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Vrijeme t (s)

Što mjeriš:

• Trenutačna struja i(t) (A)

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav rlc-off-resonance i pritisni Resetiraj. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, pobuda ω = 5 rad/s (pola rezonantnog ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
2. Omogući očitanje trenutačne struje.
3. Očitaj trenutačnu struju pri svakom navedenom vremenu.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Prvo izračunaj Z = √(R² + X²) i φ = atan2(X, R) s X = ωL − 1/(ωC), koristeći R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (dajući Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Zatim izračunaj i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) koristeći V₀ = 10 V. Usporedi s tablicom.
• Fazni kut ovdje je negativan, što znači da krugom dominira kondenzator na ovoj frekvenciji (ispod rezonancije). Objasni što negativan φ znači za to prednjači li ili zaostaje struja za pobudnim naponom.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Amplituda struje ovdje (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) manja je nego što bi bila točno pri rezonanciji (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Objasni zašto pobuđivanje RLC kruga izvan rezonancije uvijek daje manju amplitudu struje nego pobuđivanje pri rezonanciji.
• Budući da frekvencije izvan rezonancije daju manje amplitude struje, RLC krug djeluje kao prirodni filtar frekvencija. Objasni zašto bi ovaj krug slabo odgovarao na vrlo visokofrekventni ili vrlo niskofrekventni signal pomiješan s njegovom rezonantnom frekvencijom.

• 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. Dobro došli u RLC izvan rezonancije
2. Odaberi RLC krug
3. Pritisni Pokreni
4. Iznad ili ispod rezonancije
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Krugovi izmjenične struje i rezonancija