Elektromagnetisme

Koblet stasjonær RLC

Denne analytiske stasjonære benken viser fasor-Z, I og fase for samme R, L, C; den separate Kretser-forhåndsinnstillingen modellerer brytertransienten dens.

Koblet stasjonær RLC — interaktiv Elektromagnetisme-simulering. Denne analytiske stasjonære benken viser fasor-Z, I og fase for samme R, L, C; den separate Kretser-forhåndsinnstillingen modellerer brytertransienten dens. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

RLC-transienter

Stasjonær fasor-RLC; Kretser viser brytertransienten.

Denne analytiske stasjonære benken viser fasor-Z, I og fase for samme R, L, C; den separate Kretser-forhåndsinnstillingen modellerer brytertransienten dens.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Lenke til Kretser-labben

Undersøkelsesgrunnlag

Planlegg spørsmålet før du åpner labben

Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.

Problemstilling

Dette eksperimentet bruker nøyaktig de samme R-, L-, C-verdiene som RLC-i-serie kretseksperimentet, sett her som et fasor/vekselstrømsproblem i stedet for en på-svitsj-transient. Etter hvert som du sveiper drivfrekvensen bort fra resonans i begge retninger, synker strømamplituden alltid?

Prediksjoner å veie

• Ja — å bevege seg bort fra resonans i begge retninger (høyere eller lavere ω) synker strømamplituden, siden impedansen stiger på begge sider.
• Strømamplituden synker bare for frekvenser over resonans.
• Strømamplituden synker bare for frekvenser under resonans.

Variabelroller

Hva du setter:

• Drivfrekvens ω (rad/s)

Hva du måler:

• Topp-strømamplitude I_peak (A)

Hvordan undersøkelsen foregår

1. Åpne RLC-i-kretser-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, V₀ = 10 V — identisk med RLC-i-serie kretseksperimentets komponenter.
2. Aktiver strømamplitude-avlesningen.
3. Sett drivvinkelfrekvensen for hvert forsøk (som et multiple av ω₀ = 10 rad/s) og registrer topp-strømamplituden.

Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut

• For ett forsøk, beregn Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) med R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, deretter I_peak = V₀/Z med V₀ = 10 V. Sammenlign med tabellen.
• Bekreft at dine to utenfor-resonans forsøk (under og over ω₀) gir lik strømamplitude når de er like langt fra resonans i dette spesifikke tilfellet. Forklar hvorfor strømamplituden topper nøyaktig ved ω₀ og faller symmetrisk på en log-frekvens-skala.

Hvor dette dukker opp utenfor labben

• RLC-i-serie kretseksperimentet viser den samme maskinvarens trinnrespons (på-svitsj-transient) til et konstant 10 V-batteri, ikke en sinusformet drift. Forklar hvorfor «impedans» og «resonans» er vekselstrøms-stasjonære begreper som ikke direkte gjelder det likestrøms på-svitsj-scenarioet.
• Hvor skarpt strømamplituden faller bort fra resonans beskrives av en kretss «kvalitetsfaktor» Q = ω₀L/R. Med denne kretsens R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s, beregn Q og forklar om denne kretsen har en skarp eller bred resonanstopp.

• 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. Velkommen til RLC i kretser
2. Velg RLC-kretsen
3. Trykk Spill av
4. Samme fysikk i Kretser
5. Åpne Egenskaper-panelet
6. Du klarte det!

Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Åpne interaktiv lab →

Last ned arbeidsark →

Vekselstrømskretser og resonans