Elektromágnesség

RLC rezonancián kívül

Ez az előbeállítás a rezonancia alatt gerjeszt: a kapacitív reaktancia dominál, tehát az áram megelőzi a feszültséget (φ < 0).

RLC rezonancián kívül — interaktív Elektromágnesség szimuláció. Ez az előbeállítás a rezonancia alatt gerjeszt: a kapacitív reaktancia dominál, tehát az áram megelőzi a feszültséget (φ < 0). Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.

Rezonancián kívüli impedancia

Rezonancia alatt a kapacitív áram megelőzi a feszültséget (φ < 0).

Ez az előbeállítás rezonancia alatt gerjeszt: a kapacitív reaktancia dominál, tehát az áram megelőzi a feszültséget (φ < 0).

• Z > R rezonancián kívül
• φ ≠ 0

Vizsgálódási összefoglaló

Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort

Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.

Vezérlő kérdés

Ezt az RLC áramkört rezonanciától távol (a rezonanciafrekvencia felén) gerjesztik, tehát az árama rögzített fázisszöggel késik vagy siet a gerjesztő feszültséghez képest. A pillanatnyi áram még mindig szinuszosan oszcillál-e a gerjesztéssel azonos frekvencián?

Mérlegelendő jóslatok

• Nem — az áram más frekvencián oszcillál, mint a gerjesztés.
• Igen — az áram pontosan a gerjesztési frekvencián oszcillál, csak fázisban tolva a feszültséghez képest.
• Az áram egyáltalán nem szinuszos állandósult állapotban.

Változószerepek

Amit te állítasz be:

• Idő t (s)

Amit mérsz:

• Pillanatnyi áram i(t) (A)

Hogyan fut a vizsgálódás

1. Nyisd meg az rlc-off-resonance előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, gerjesztés ω = 5 rad/s (a rezonáns ω₀ = 10 rad/s fele), V₀ = 10 V.
2. Engedélyezd a pillanatnyi áram-kijelzőt.
3. Olvasd le a pillanatnyi áramot minden feltüntetett időpontban.

Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal

• Először számítsd ki Z = √(R² + X²) és φ = atan2(X, R) az X = ωL − 1/(ωC) értékkel, R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s használatával (Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad adódik). Ezután számítsd ki i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) V₀ = 10 V használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
• A fázisszög itt negatív, ami azt jelenti, hogy az áramkör ezen a frekvencián (rezonancia alatt) kondenzátor-uralta. Magyarázd meg, mit jelent egy negatív φ arra, hogy az áram siet-e vagy késik a gerjesztő feszültséghez képest.

Hol bukkan fel ez a laboron túl

• Az ittani áramamplitúdó (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) kisebb, mint pontosan rezonancián lenne (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Magyarázd meg, miért ad mindig kisebb áramamplitúdót az RLC áramkör rezonanciától távol való gerjesztése, mint rezonancián való.
• Mivel a rezonanciától távoli frekvenciák kisebb áramamplitúdót adnak, az RLC áramkör természetes frekvenciaszűrőként viselkedik. Magyarázd meg, miért válaszolna gyengén ez az áramkör egy nagyon magas vagy nagyon alacsony frekvenciájú jelre, ami a rezonanciafrekvenciájával keveredik.

• 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. Üdv az RLC rezonancián kívülnél
2. Válaszd ki az RLC-kört
3. Nyomd meg az Indítást
4. Rezonancia fölött vagy alatt
5. Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
6. Sikerült!

Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.

Interaktív labor megnyitása →

Munkalap letöltése →

Váltakozó áramú áramkörök és rezonancia