전자기학
공명 상태의 RLC
Ω 은 ω₀ = 1/√(LC) 와 일치합니다 — Z 는 최소, I 는 최대입니다; 그래프 I 대 ω 는 날카로운 피크를 보입니다.
공명 상태의 RLC — 인터랙티브 전자기학 시뮬레이션. Ω 은 ω₀ = 1/√(LC) 와 일치합니다 — Z 는 최소, I 는 최대입니다; 그래프 I 대 ω 는 날카로운 피크를 보입니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
RLC 공명
ω = ω₀ = 1/√(LC) — Z가 최소, I가 최대; I(t) 그래프를 확인하세요.
공진에서 ω = ω₀ = 1/√(LC)이면 유도 리액턴스와 용량성 리액턴스가 상쇄되어 임피던스 Z는 최소, 전류 I는 최대가 됩니다. 재생을 눌러 I(t) 그래프를 그리고, 속성 패널에서 Z와 위상을 읽으세요. 라디오와 MRI 코일의 동조는 이 날카로운 전류 피크를 이용합니다.
- ω₀ = 1/√(LC)
- 공진 시 Z_min
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
직렬 RLC 회로는 다양한 진동수의 AC 소스에 의해 구동됩니다. 전류(임피던스)에 대한 회로의 전체 저항이 특정 진동수에서 최소에 도달합니까?
검토할 예측
- 임피던스는 특정 진동수에서 최대에 도달합니다.
- 임피던스는 구동 진동수에 의존하지 않습니다.
- 예 — 임피던스는 공진 각진동수 ω₀ = 1/√(LC)에서 최솟값(R과 같음)에 도달합니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 구동 진동수 ω (rad/s)
측정하는 것:
- 위상각 φ (rad)
- 임피던스 Z (Ω)
실험 진행 방법
- rlc-resonance 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. R = 20Ω, L = 1H, C = 0.01F는 고정되어 있습니다(링크된 rlc-series 회로 실험과 동일).
- 임피던스 및 위상각 표시를 활성화하세요.
- 각 시행에 대한 구동 각진동수를 설정하고(Ω₀ = 1/√(LC) = 10rad/s의 배수) 임피던스를 기록합니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에서는 R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F를 사용하여 리액턴스 X = ωL − 1/(ωC), Z = √(R² + X²) 및 φ = atan2(X, R)을 계산합니다. 두 항목을 표와 비교합니다.
- ω = ω₀ = 10 rad/s에서 Z = R이 정확하고 φ = 0임을 확인합니다. 유도성 리액턴스 ωL과 용량성 리액턴스 1/(ωC)가 공진에서 정확히 상쇄되고 저항의 반대만 남는 이유를 설명하십시오.
실험 밖에서의 활용
- 라디오 튜너는 본질적으로 임피던스가 떨어지고 전류 및 신호가 최고조에 달하는 방송국의 방송 진동수와 일치하도록 공진 진동수를 조정하는(일반적으로 가변 커패시터를 통해) RLC 회로입니다. 대신 다른 진동수의 방송국이 억제되는 이유를 설명하십시오.
- 위상각 φ는 공진 아래에서는 음수이고 공진 위에서는 양수입니다. 리액턴스 공식 X = ωL − 1/(ωC)를 사용하여 낮은 진동수가 커패시터를 지배하게 만드는 이유(음의 X)와 높은 진동수가 인덕터를 지배하는 이유(양의 X)를 설명합니다.
- 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
- RLC 공진에 오신 것을 환영합니다
- RLC 회로 선택
- 재생을 누르세요
- 최소 임피던스
- 속성 패널 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.