Elektromagnetizmas

RLC rezonanse

ω sutampa su ω₀ = 1/√(LC) — Z minimalus, I maksimalus; braižyk I(t).

RLC rezonanse — interaktyvi Elektromagnetizmas simuliacija. ω sutampa su ω₀ = 1/√(LC) — Z minimalus, I maksimalus; braižyk I(t). Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

RLC rezonansas

ω sutampa su ω₀ = 1/√(LC) — Z minimalus, I maksimalus; braižyk I(t).

Rezonanso metu ω = ω₀ = 1/√(LC), induktyvioji ir talpinė reaktyviosios varžos susitvarko, todėl pilnutinė varža Z minimali, o srovė I maksimali. Spausk Leisti ir braižyk I(t); skaityk Z ir fazę Savybių skydelyje. Radijų derinimas ir MRT ritės išnaudoja šį aštrų srovės piką.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Z_min rezonanso metu

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

Nuosekliąją RLC grandinę žadina kintamojo šaltinio dažnis. Ar grandinės bendrasis priešinimasis srovei (pilnutinė varža) pasiekia minimumą tam tikru dažniu?

Svarstytini spėjimai

• Pilnutinė varža pasiekia maksimumą tam tikru dažniu.
• Pilnutinė varža nepriklauso nuo žadinimo dažnio.
• Taip — pilnutinė varža pasiekia minimumą (lygų tik R) rezonanso dažnyje ω₀ = 1/√(LC).

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Žadinimo dažnis ω (rad/s)

Ką tu matauji:

• Fazės kampas φ (rad)
• Pilnutinė varža Z (Ω)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „RLC pilnutinė varža pagal dažnį“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F fiksuoti (tie patys kaip susietajame „Nuoseklioji RLC“ grandinės eksperimente).
2. Įjunk pilnutinės varžos ir fazės kampo rodmenis.
3. Nustatyk žadinimo kampinį dažnį kiekvienam bandymui (kaip ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s kartotinį) ir užsirašyk pilnutinę varžą.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok reaktyviąją varžą X = ωL − 1/(ωC), tada Z = √(R² + X²) ir φ = atan2(X, R), naudodamas R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Palygink abu su lentele.
• Esant ω = ω₀ = 10 rad/s, patvirtink Z = R tiksliai ir φ = 0. Paaiškink, kodėl induktyvioji reaktyvioji varža ωL ir talpinė reaktyvioji varža 1/(ωC) rezonanso metu tiksliai panaikina viena kitą, palikdamos tik rezistoriaus priešinimąsi.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Radijo imtuvas iš esmės yra RLC grandinė, kurios rezonanso dažnį derini (paprastai per kintamąjį kondensatorių), kad atitiktų stoties transliavimo dažnį, kur pilnutinė varža krenta ir srovė — bei signalas — pasiekia piką. Paaiškink, kodėl stotys kituose dažniuose slopinamos.
• Fazės kampas φ yra neigiamas žemiau rezonanso ir teigiamas virš jo. Paaiškink, naudodamas reaktyviosios varžos formulę X = ωL − 1/(ωC), kodėl žemi dažniai leidžia kondensatoriui vyrauti (neigiamas X), o aukšti —ritei vyrauti (teigiamas X).

• 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 rezonanso
2. Pasirink RLC grandinę
3. Spausk Leisti
4. Minimali pilnutinė varža
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