Elektromagnētisms

RLC pie rezonanses

ω sakrīt ar ω₀ = 1/√(LC) — Z ir minimāls, I ir maksimāls; zīmē I(t).

RLC pie rezonanses — interaktīva Elektromagnētisms simulācija. ω sakrīt ar ω₀ = 1/√(LC) — Z ir minimāls, I ir maksimāls; zīmē I(t). Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

RLC rezonanse

ω sakrīt ar ω₀ = 1/√(LC) — Z ir minimāls, I ir maksimāls; zīmē I(t).

Pie rezonanses ω = ω₀ = 1/√(LC) induktīvā un kapacitīvā reaktīvā pretestība anulējas, tāpēc pilnā pretestība Z ir minimāla, un strāva I maksimāla. Nospied „Atskaņot”, lai zīmētu I(t); nolasi Z un fāzi Īpašību panelī. Radio un MRI spoļu regulēšana izmanto šo aso strāvas maksimumu.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Z_min pie rezonanses

Izpētes kopsavilkums

Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju

Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.

Virzošais jautājums

Secīgu RLC ķēdi ierosina maiņstrāvas avots ar mainīgu frekvenci. Vai ķēdes kopējā pretošanās strāvai (pilnā pretestība) sasniedz minimumu pie kādas konkrētas frekvences?

Prognozes, ko svērt

• Pilnā pretestība sasniedz maksimumu pie kādas frekvences.
• Pilnā pretestība nav atkarīga no ierosmes frekvences.
• Jā — pilnā pretestība sasniedz minimumu (vienādu ar tikai R) pie rezonanses frekvences ω₀ = 1/√(LC).

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Ierosmes frekvence ω (rad/s)

Ko tu mēri:

• Fāzes leņķis φ (rad)
• Pilnā pretestība Z (Ω)

Kā izpēte norit

1. Atver RLC rezonanses eksperimentu un nospied Atiestatīt. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F ir fiksēti (tie paši kā saistītajā secīgās RLC ķēdes eksperimentā).
2. Ieslēdz pilnās pretestības un fāzes leņķa rādījumus.
3. Iestati ierosmes leņķisko frekvenci katram mēģinājumam (kā ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s reizinātājs) un ieraksti pilno pretestību.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini reaktīvo pretestību X = ωL − 1/(ωC), tad Z = √(R² + X²) un φ = atan2(X, R), ar R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Salīdzini abus ar tabulu.
• Pie ω = ω₀ = 10 rad/s apstiprini, ka Z = R precīzi un φ = 0. Izskaidro, kāpēc induktīvā reaktīvā pretestība ωL un kapacitīvā reaktīvā pretestība 1/(ωC) tieši anulējas pie rezonanses, atstājot tikai rezistora pretošanos.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Radio uztvērējs būtībā ir RLC ķēde, kuras rezonanses frekvenci tu pielāgo (parasti ar maināmu kondensatoru), lai tā sakrīt ar stacijas raidīšanas frekvenci, kur pilnā pretestība krīt un strāva — un signāls — sasniedz maksimumu. Izskaidro, kāpēc stacijas citās frekvencēs tiek apspiestas.
• Fāzes leņķis φ ir negatīvs zem rezonanses un pozitīvs virs tās. Izskaidro, izmantojot reaktīvās pretestības formulu X = ωL − 1/(ωC), kāpēc zemas frekvences liek kondensatoram dominēt (negatīvs X), kamēr augstas frekvences liek spolei dominēt (pozitīvs 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. Sveicināts RLC rezonanses eksperimentā
2. Atlasīts RLC ķēdi
3. Nospied „Atskaņot”
4. Minimālā pilnā pretestība
5. Atver Īpašību paneli
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Maiņstrāvas ķēdes un rezonanse