Elektromagnetizmas

RLC už rezonanso

Šis paruoštas eksperimentas žemiau rezonanso: vyrauja talpinė reaktyvioji varža, tad srovė lenkia įtampą (φ < 0).

RLC už rezonanso — interaktyvi Elektromagnetizmas simuliacija. Šis paruoštas eksperimentas žemiau rezonanso: vyrauja talpinė reaktyvioji varža, tad srovė lenkia įtampą (φ < 0). Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Pilnutinė varža už rezonanso

Žemiau rezonanso talpinė srovė lenkia įtampą (φ < 0).

Šis eksperimentas žadina žemiau rezonanso: vyrauja talpinė reaktyvioji varža, tad srovė lenkia įtampą (φ < 0).

• Z > R už rezonanso
• φ ≠ 0

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Ši RLC grandinė žadinama už rezonanso (pusėje jos rezonanso dažnio), tad jos srovė atsilieka arba lenkia žadinamąją įtampą fiksuotu fazės kampu. Ar akimirkinė srovė vis dar svyruoja sinusiškai tuo pačiu dažniu kaip žadinimas?

Svarstytini spėjimai

• Ne — srovė svyruoja kitu dažniu nei žadinimas.
• Taip — srovė svyruoja tiksliai žadinimo dažniu, tiesiog paslinkta fazės atžvilgiu nuo įtampos.
• Srovė visai nėra sinusiška nuostoviojoje būsenoje.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Laikas t (s)

Ką tu matauji:

• Akimirkinė srovė i(t) (A)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „RLC srovės bangos forma už rezonanso“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, žadinimas ω = 5 rad/s (pusė rezonanso ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
2. Įjunk akimirkinės srovės rodmuo.
3. Skaityk akimirkinę srovę kiekvienu nurodytu laiku.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Pirmiausia apskaičiuok Z = √(R² + X²) ir φ = atan2(X, R) su X = ωL − 1/(ωC), naudodamas R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (gaunant Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Tada apskaičiuok i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) naudodamas V₀ = 10 V. Palygink su lentele.
• Fazės kampas čia neigiamas, reiškiantis, kad grandinė šiame dažnyje (žemiau rezonanso) kondensatoriaus vyraujama. Paaiškink, ką neigiamas φ reiškia dėl to, ar srovė lenkia ar atsilieka nuo žadinamosios įtampos.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Srovės amplitudė čia (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) yra mažesnė nei ji būtų tiksliai rezonanse (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Paaiškink, kodėl RLC grandinės žadinimas už rezonanso visada duoda mažesnę srovės amplitudę nei žadinimas rezonanse.
• Kadangi už rezonanso dažniai gamina mažesnes srovės amplitudes, RLC grandinė veikia kaip natūralus dažnių filtras. Paaiškink, kodėl ši grandinė silpnai atsakyų į labai aukšto ar labai žemo dažnio signalą, sumaišytą su jos rezonanso dažniu.

• 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. Sveiki atvykę prie RLC už rezonanso
2. Pasirink RLC grandinę
3. Spausk Leisti
4. Virš ar žemiau rezonanso
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Kintamosios srovės grandinės ir rezonansas