Schakelingen
Serie-RLC
R, L en C in serie — de condensator nadert de bronspanning
Serie-RLC — interactieve Schakelingen-simulatie. R, L en C in serie — de condensator nadert de bronspanning Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Transient in serie-RLC
R, L en C in serie geven een gedempte overgang naar de stationaire toestand.
Energie wisselt tussen condensator en spoel terwijl de weerstand energie dissipeert.
- ω₀ = 1/√(LC)
- Demping door R
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 combineert een weerstand, spoel en condensator. De waarde van de weerstand bepaalt of de nadering van de schakeling naar zijn eindtoestand oscilleert (ondergedempt) of niet (overgedempt). Maakt een grotere weerstand oscillatie meer of minder waarschijnlijk?
Voorspellingen om te wegen
- Een grotere weerstand maakt oscillatie waarschijnlijker.
- Weerstand beïnvloedt niet of de schakeling oscilleert, alleen hoe snel hij tot rust komt.
- Een grotere weerstand onderdrukt oscillatie — meer weerstand betekent meer energie gedissipeerd per cyclus, wat elk naslingeren dempt.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Weerstand R (Ω)
Wat je meet:
- Resonantiefrequentie f₀ (Hz)
- Dempingsverhouding ζ
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling rlc-series en druk op Herstel. L = 1 H, C = 0.01 F zijn vast; de batterij levert 10 V.
- Zet de aflezingen van condensatorspanning en spoelstroom aan.
- Stel voor elke meting de waarde van de weerstand in en bereken de dempingsverhouding ζ = R / (2√(L/C)).
Leidende vergelijking
RLC-resonantiefrequentie — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))
De eigenfrequentie van een series RLC-schakeling is f₀ = 1/(2π√(LC)), volledig bepaald door zelfinductie en capaciteit. De weerstand R verschuift deze frequentie niet — hij bepaalt alleen hoe sterk een oscillatie wordt gedempt.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting f₀ = 1/(2π√(LC)) uit met L = 1 H, C = 0.01 F (in elke meting hetzelfde, want het hangt niet van R af) en daarna ζ = R/(2√(L/C)). Vergelijk beide met de tabel.
- De standaard R = 20 Ω van deze schakeling geeft exact ζ = 1 (kritisch gedempt) — druk op Start bij die waarde en zie de condensatorspanning zo snel mogelijk naar 10 V gaan zonder door te schieten. Leg uit wat je in plaats daarvan bij R = 10 Ω (ζ = 0.5, ondergedempt) zou verwachten.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Kritisch gedempte systemen (ζ = 1) zijn gewild in de techniek — denk aan schokdempers van auto's — omdat ze het snelst naar evenwicht terugkeren zonder doorschieten of veren. Leg uit waarom een ondergedempte schokdemper (ζ < 1) voor een oncomfortabele, stuiterende rit zou zorgen.
- De resonantiefrequentie f₀ = 1/(2π√(LC)) hangt alleen af van L en C, helemaal niet van R — R bepaalt alleen de demping. Leg uit waarom een RLC-afstemschakeling van een radio L en C (niet R) gebruikt om te kiezen op de frequentie van welk station hij reageert.
- 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
- Welkom bij RLC in serie
- Druk op Start
- Selecteer de condensator
- Bekijk de overgang
- 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.
Het opladen van een condensator & tijdsconstanten