Elektromagnetisme
RLC utenfor resonans
Denne forhåndsinnstillingen driver under resonans: kapasitiv reaktans dominerer, så strømmen løper foran spenningen (φ < 0).
RLC utenfor resonans — interaktiv Elektromagnetisme-simulering. Denne forhåndsinnstillingen driver under resonans: kapasitiv reaktans dominerer, så strømmen løper foran spenningen (φ < 0). Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Impedans utenfor resonans
Under resonans løper kapasitiv strøm foran spenningen (φ < 0).
Denne forhåndsinnstillingen driver under resonans: kapasitiv reaktans dominerer, så strømmen løper foran spenningen (φ < 0).
- Z > R utenfor resonans
- φ ≠ 0
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
Denne RLC-kretsen drives utenfor resonans (ved halv resonansfrekvensen), så strømmen haler etter eller løper foran drivspenningen med en fast fasevinkel. Svinger den momentane strømmen fortsatt sinusformet ved samme frekvens som driften?
Prediksjoner å veie
- Nei — strømmen svinger ved en annen frekvens enn driften.
- Ja — strømmen svinger ved nøyaktig drivfrekvensen, bare faseforskjøvet i forhold til spenningen.
- Strømmen er ikke sinusformet i det hele tatt i stasjonær tilstand.
Variabelroller
Hva du setter:
- Tid t (s)
Hva du måler:
- Momentan strøm i(t) (A)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne RLC-utenfor-resonans-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, drift ω = 5 rad/s (halv resonans-ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
- Aktiver momentan strøm-avlesningen.
- Avles den momentane strømmen ved hvert oppgitte tidspunkt.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- Beregn først Z = √(R² + X²) og φ = atan2(X, R) med X = ωL − 1/(ωC), med R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, ω = 5 rad/s (gir Z = 25 Ω, φ ≈ −0,64 rad). Beregn deretter i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) med V₀ = 10 V. Sammenlign med tabellen.
- Fasevinkelen her er negativ, noe som betyr at kretsen er kondensator-dominert ved denne frekvensen (under resonans). Forklar hva en negativ φ betyr for om strømmen løper foran eller haler etter drivspenningen.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Strømamplituden her (V₀/Z = 10/25 = 0,4 A) er mindre enn den ville vært nøyaktig ved resonans (V₀/R = 10/20 = 0,5 A). Forklar hvorfor å drive en RLC-krets utenfor resonans alltid gir en mindre strømamplitude enn å drive den ved resonans.
- Fordi frekvenser utenfor resonans gir mindre strømamplituder, fungerer en RLC-krets som en naturlig frekvensfilter. Forklar hvorfor denne kretsen ville respondere svakt på et svært høyfrekvent eller svært lavfrekvent signal blandet inn med resonansfrekvensen dens.
- 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
- Velkommen til RLC utenfor resonans
- Velg RLC-kretsen
- Trykk Spill av
- Over eller under resonans
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Vekselstrømskretser og resonans