Elektroķēdes

Secīga RLC ķēde

R, L un C secībā — kondensators nostabilizējas pie avota

Secīga RLC ķēde — interaktīva Elektroķēdes simulācija. R, L un C secībā — kondensators nostabilizējas pie avota Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Secīgas RLC ķēdes pārejas process

R, L un C secībā rada nomāktu pārejas procesu uz stacionāro stāvokli.

Enerģija mainās starp kondensatoru un spoli, kamēr rezistors izkliedē enerģiju.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Slāpējums no R

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

Secīga RLC ķēde apvieno rezistoru, spoli un kondensatoru. Rezistora vērtība nosaka, vai ķēdes pieeja galīgajam stāvoklim svārstās (paslāpēta) vai nē (pārslāpēta). Vai lielāka pretestība padara svārstības visticamāk vai mazāk ticamas?

Prognozes, ko svērt

• Lielāka pretestība padara svārstības visticamāk.
• Pretestība neietekmē to, vai ķēde svārstās, tikai to, cik ātri tā norimst.
• Lielāka pretestība apspiež svārstības — vairāk pretestības nozīmē vairāk enerģijas izkliedēts uz ciklu, slāpējot jebkuru zvanīšanos.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Pretestība R (Ω)

Ko tu mēri:

• Rezonanses frekvence f₀ (Hz)
• Slāpēšanas attiecība ζ

Kā izpēte norit

1. Atver secīgās RLC ķēdes eksperimentu un nospied Atiestatīt. L = 1 H, C = 0.01 F ir fiksēti; baterija piegādā 10 V.
2. Ieslēdz kondensatora sprieguma un spoles strāvas rādījumus.
3. Iestati rezistora vērtību katram mēģinājumam un izrēķini slāpēšanas attiecību ζ = R / (2√(L/C)).

Noteicošais vienādojums

RLC rezonanses frekvence — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

Secīgas RLC ķēdes dabiskā svārstību frekvence ir f₀ = 1/(2π√(LC)), noteikta pilnīgi ar induktivitāti un kapacitāti. Pretestība R nepārbīda šo frekvenci — tā tikai nosaka, cik stipri jebkuras svārstības tiek slāpētas.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini f₀ = 1/(2π√(LC)) ar L = 1 H, C = 0.01 F (tas pats katram mēģinājumam, jo neatkarīgs no R), tad ζ = R/(2√(L/C)). Salīdzini abus ar tabulu.
• Šīs ķēdes noklusējuma R = 20 Ω dod tieši ζ = 1 (kritiski slāpēta) — nospied „Atskaņot” pie šīs vērtības un vēro kondensatora spriegumu pietuvoties 10 V pēc iespējas ātrāk bez pārsniegšanas. Izskaidro, ko tu sagaidītu redzēt tā vietā pie R = 10 Ω (ζ = 0.5, paslāpēta).

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Kritiski slāpētas sistēmas (ζ = 1) ir augstu vērtētas inženierijā — auto amortizatori, piemēram — jo tās atgriežas līdzsvarā ātrākais bez pārsniegšanas vai lēkāšanas. Izskaidro, kāpēc paslāpēts amortizators (ζ < 1) dotu neērtu, lēcīgu braucienu.
• Rezonanses frekvence f₀ = 1/(2π√(LC)) atkarīga tikai no L un C, nemaz no R — R tikai vadā slāpēšanu. Izskaidro, kāpēc RLC radio uztverošā ķēde izmanto L un C (nevis R), lai izvēlētos, kuras stacijas frekvencei tā atbild.

• AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
• IB Physics — B.5 Current and circuits
• General High School Physics — Electricity & DC circuits
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. Sveicināts secīgās RLC ķēdes eksperimentā
2. Nospied „Atskaņot”
3. Atlasīts kondensatoru
4. Vēro pārejas procesu
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 →

Kondensatora uzlāde un laika konstantes