Elektromagnetisme
RLC in resonantie
ω komt overeen met ω₀ = 1/√(LC) — Z is minimaal, I is maximaal; maak een grafiek van I(t).
RLC in resonantie — interactieve Elektromagnetisme-simulatie. ω komt overeen met ω₀ = 1/√(LC) — Z is minimaal, I is maximaal; maak een grafiek van I(t). Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
RLC-resonantie
ω komt overeen met ω₀ = 1/√(LC) — Z is minimaal, I is maximaal; plot I(t).
Bij resonantie ω = ω₀ = 1/√(LC) heffen inductieve en capacitieve reactanties elkaar op, dus impedantie Z is minimaal en stroom I maximaal. Druk op Start om I(t) te plotten; lees Z en fase af in het eigenschappenpaneel. Het afstemmen van radio's en MRI-spoelen benut deze scherpe stroompiek.
- ω₀ = 1/√(LC)
- Z_min bij resonantie
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Een series RLC-schakeling wordt aangedreven door een wisselspanningsbron met variabele frequentie. Bereikt de totale tegenwerking van de schakeling tegen stroom (impedantie) bij een bepaalde frequentie een minimum?
Voorspellingen om te wegen
- De impedantie bereikt bij een bepaalde frequentie een maximum.
- De impedantie hangt niet af van de aansturende frequentie.
- Ja — de impedantie bereikt een minimum (gelijk aan alleen R) bij de resonantiefrequentie ω₀ = 1/√(LC).
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Aandrijffrequentie ω (rad/s)
Wat je meet:
- Fasehoek φ (rad)
- Impedantie Z (Ω)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling rlc-resonance en druk op Herstel. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F zijn vast (hetzelfde als in het gekoppelde schakelingsexperiment rlc-series).
- Zet de aflezingen van impedantie en fasehoek aan.
- Stel voor elke meting de hoekfrequentie van de aansturing in (als veelvoud van ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) en noteer de impedantie.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting de reactantie X = ωL − 1/(ωC) uit en daarna Z = √(R² + X²) en φ = atan2(X, R), met R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Vergelijk beide met de tabel.
- Controleer dat bij ω = ω₀ = 10 rad/s exact Z = R en φ = 0 geldt. Leg uit waarom de inductieve reactantie ωL en de capacitieve reactantie 1/(ωC) elkaar bij resonantie exact opheffen, zodat alleen de tegenwerking van de weerstand overblijft.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Een radio-afstemmer is in wezen een RLC-schakeling waarvan je de resonantiefrequentie afstelt (meestal via een variabele condensator) op de uitzendfrequentie van een station, waar de impedantie daalt en de stroom — en dus het signaal — piekt. Leg uit waarom stations op andere frequenties in plaats daarvan worden onderdrukt.
- De fasehoek φ is negatief onder resonantie en positief erboven. Leg met de reactantieformule X = ωL − 1/(ωC) uit waarom lage frequenties de condensator laten domineren (negatieve X) en hoge frequenties de spoel (positieve 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
- Welkom bij RLC-resonantie
- Selecteer de RLC-schakeling
- Druk op Start
- Minimale impedantie
- Open het eigenschappenpaneel
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.
Wisselstroomschakelingen & resonantie