直列 RLC：減衰と共鳴

1 · 予測

直列RLC回路は抵抗・コイル・コンデンサーを組み合わせます。抵抗値は最終状態への接近が振動（不足減衰）か非振動（過減衰）かを決めます。抵抗を大きくすると振動は起きやすくなるか、起きにくくなるでしょうか？

• 大きい抵抗は振動を起こしやすくします。
• 抵抗は振動するかでなく、定常化の速さだけに影響します。
• 大きい抵抗は振動を抑えます。1周期で散逸するエネルギーが増え、リンギングが減衰します。

2 · 準備

1. rlc-series プリセットを開いて Reset を押します。L = 1 H、C = 0.01 F は固定、電池は10 Vです。
2. コンデンサー電圧とコイル電流の読み出しを有効にします。
3. 各試行で抵抗値を設定し、減衰比 ζ = R/(2√(L/C)) を計算します。

3 · データ収集

各 R で、電圧がオーバーシュートして振動する（ζ < 1）、最速で滑らかに整定する（ζ = 1）、オーバーシュートなしでゆっくり近づく（ζ > 1）かを描きます。

4 · 分析

1. L = 1 H、C = 0.01 F を用い f₀ = 1/(2π√(LC)) を計算し、ζ = R/(2√(L/C)) を求めます。f₀ は R に依存しないため全試行で同じです。
2. 既定 R = 20 Ω は ζ = 1（臨界減衰）です。R = 10 Ω（ζ = 0.5、不足減衰）なら何が見えるか予測します。

5 · 発展

1. 臨界減衰系（ζ = 1）はオーバーシュートや跳ね返りなく最速で平衡へ戻るため、車のショックアブソーバーなどで重宝します。不足減衰の衝撃吸収が不快で弾む乗り心地になる理由を説明します。
2. 共鳴振動数 f₀ = 1/(2π√(LC)) はLとCだけで決まり、Rでは変わりません。RLCラジオが局選択にRでなくLとCを使う理由を説明します。

この実験の物理

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