Circuiti

RLC serie

R, L e C in serie: il condensatore si assesta sulla sorgente

RLC serie — simulazione interattiva (Circuiti). R, L e C in serie: il condensatore si assesta sulla sorgente Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.

Transitorio RLC serie

R, L e C in serie producono un transitorio smorzato verso il regime stazionario.

L'energia si scambia tra condensatore e induttore mentre la resistenza la dissipa.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Smorzamento da R

Sintesi dell'indagine

Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio

La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.

Domanda guida

Un RLC serie combina resistenza, induttore e condensatore. Il valore di R decide se l'avvicinamento allo stato finale oscilla (sottosmorzato) o no (sovrasmorzato). Con una resistenza maggiore, l'oscillazione è più o meno probabile?

Previsioni da valutare

• Più probabile.
• La resistenza non c'entra: conta solo la velocità d'assestamento.
• Meno probabile: più resistenza, più energia dissipata per ciclo, oscillazioni smorzate.

Ruoli delle variabili

Cosa imposti tu:

• Resistenza R (Ω)

Cosa misuri:

• Frequenza di risonanza f₀ (Hz)
• Rapporto di smorzamento ζ

Come si svolge l'indagine

1. Apri il preset rlc-series e premi Reset. L = 1 H; C = 0.01 F sono fissati; la batteria fornisce 10 V.
2. Attiva le letture di tensione del condensatore e corrente dell'induttore.
3. Imposta il valore della resistenza per ogni prova e calcola il rapporto di smorzamento ζ = R / (2√(L/C)).

Equazione che governa

Frequenza di risonanza RLC — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

La frequenza di oscillazione naturale di un circuito RLC in serie è f₀ = 1/(2π√(LC)), fissata interamente dall'induttanza e dalla capacità. La resistenza R non sposta questa frequenza — controlla solo quanto fortemente qualsiasi oscillazione viene smorzata.

Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti

• Per una prova, calcola f₀ = 1/(2π√(LC)) usando L = 1 H; C = 0.01 F (uguale per ogni prova, poiché non dipende da R), poi ζ = R/(2√(L/C)). Confronta entrambi con la tabella.
• La R predefinita di questo circuito (20 Ω) dà esattamente ζ = 1 (smorzamento critico) — premi Play a quel valore e guarda la tensione del condensatore avvicinarsi a 10 V il più velocemente possibile senza superarla. Spiega cosa ti aspetteresti di vedere invece a R = 10 Ω (ζ = 0.5, sottosmorzato).

Dove si ritrova fuori dal laboratorio

• I sistemi criticamente smorzati (ζ = 1) sono preziosi in ingegneria — gli ammortizzatori delle auto, per esempio — perché tornano all'equilibrio più rapidamente senza alcun superamento né rimbalzo. Spiega perché un ammortizzatore sottosmorzato (ζ < 1) renderebbe la guida scomoda e ballerina.
• La frequenza di risonanza f₀ = 1/(2π√(LC)) dipende solo da L e C, affatto da R — R controlla solo lo smorzamento. Spiega perché un circuito di sintonia radio RLC usa L e C (non R) per selezionare la frequenza della stazione a cui rispondere.

• AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
• IB Physics — B.5 Current and circuits
• General High School Physics — Electricity & DC circuits
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. Benvenuto all'RLC serie
2. Premi Play
3. Seleziona il condensatore
4. Osserva il transitorio
5. Apri il pannello Proprietà
6. Ce l'hai fatta!

Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.

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Carica del condensatore e costanti di tempo