電磁気学
共振から外れた RLC
このプリセットは共振より低い振動数で駆動します。容量性リアクタンスが支配的なので、電流は電圧より進みます (φ < 0)。
共振から外れた RLC — インタラクティブな電磁気学シミュレーション。このプリセットは共振より低い振動数で駆動します。容量性リアクタンスが支配的なので、電流は電圧より進みます (φ < 0)。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
非共鳴インピーダンス
共振より低いと容量性電流が電圧より進みます (φ < 0)。
このプリセットは共振より低い振動数で駆動します。容量性リアクタンスが支配的なので、電流は電圧より進みます (φ < 0)。
- 非共鳴では Z > R
- φ ≠ 0
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
このRLC回路は共鳴振動数の半分で駆動され、電流が駆動電圧に対して一定位相だけ遅れ／進みます。瞬時電流は駆動と同じ振動数で正弦振動するでしょうか？
検討する予測
- いいえ。駆動と異なる振動数で振動します。
- はい。位相だけずれて、正確に駆動振動数で振動します。
- 定常状態でも電流は正弦波ではありません。
可変的な役割
設定するもの：
- 時間 t (s)
測定するもの：
- 瞬時電流 i(t) (A)
実験の進め方
- rlc-off-resonance プリセットを開いて Reset を押します。R = 20 Ω、L = 1 H、C = 0.01 F、ω = 5 rad/s、V₀ = 10 V です。
- 瞬時電流の読み出しを有効にします。
- 各指定時刻の瞬時電流を読み取ります。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- X = ωL − 1/(ωC)、Z = √(R² + X²)、φ = atan2(X, R) を計算します（ω = 5 で Z = 25 Ω、φ ≈ −0.64 rad）。次に i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) を求め、表と比較します。
- 位相角が負なのでこの振動数ではコンデンサーが支配的です。負の φ が電流の進み／遅れに何を意味するか説明します。
実験以外での活用
- ここでの電流振幅は0.4 Aで、共鳴時の0.5 Aより小さいです。共鳴から外すと常に振幅が小さくなる理由を説明します。
- 共鳴外では振幅が小さいため、RLC回路は振動数フィルターになります。高・低振動数の混入信号に弱く応答する理由を説明します。
- 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
- 非共鳴RLCへようこそ
- RLC回路を選択
- 再生
- 共振より上または下
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。