Elektromagnetyzm
RLC poza rezonansem
Ten preset wymusza poniżej rezonansu: dominuje reaktancja pojemnościowa, więc prąd wyprzedza napięcie (φ < 0).
RLC poza rezonansem — interaktywna symulacja: Elektromagnetyzm. Ten preset wymusza poniżej rezonansu: dominuje reaktancja pojemnościowa, więc prąd wyprzedza napięcie (φ < 0). Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Impedancja poza rezonansem
Poniżej rezonansu pojemnościowy prąd wyprzedza napięcie (φ < 0).
Ten preset wymusza poniżej rezonansu: dominuje reaktancja pojemnościowa, więc prąd wyprzedza napięcie (φ < 0).
- Z > R poza rezonansem
- φ ≠ 0
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Ten obwód RLC wymuszany jest poza rezonansem (w połowie częstotliwości rezonansowej), więc jego prąd wyprzedza lub opóźnia napięcie o stały kąt fazowy. Czy prąd chwilowy nadal oscyluje sinusoidalnie z tą samą częstotliwością co wymuszenie?
Prognozy do rozważenia
- Nie — prąd oscyluje z inną częstotliwością niż wymuszenie.
- Tak — prąd oscyluje dokładnie z częstotliwością wymuszania, tylko przesunięty w fazie względem napięcia.
- Prąd wcale nie jest sinusoidalny w stanie ustalonym.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Czas t (s)
Co mierzysz:
- Prąd chwilowy i(t) (A)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset rlc-off-resonance i naciśnij Reset. R = 20 Ω; L = 1 H; C = 0.01 F; wymuszenie ω = 5 rad/s (połowa rezonansowej ω₀ = 10 rad/s); V₀ = 10 V.
- Włącz odczyt prądu chwilowego.
- Odczytaj prąd chwilowy w każdym podanym czasie.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Najpierw oblicz Z = √(R² + X²) i φ = atan2(X, R) przy X = ωL − 1/(ωC), używając R = 20 Ω; L = 1 H; C = 0.01 F; ω = 5 rad/s (co daje Z = 25 Ω; φ ≈ −0.64 rad). Potem oblicz i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) przy V₀ = 10 V. Porównaj z tabelą.
- Kąt fazowy jest tu ujemny, co znaczy, że obwód jest zdominowany pojemnościowo przy tej częstotliwości (poniżej rezonansu). Wyjaśnij, co ujemne φ mówi o tym, czy prąd wyprzedza czy opóźnia napięcie wymuszające.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Amplituda prądu tutaj (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) jest mniejsza niż byłaby dokładnie w rezonansie (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Wyjaśnij, dlaczego wymuszanie obwodu RLC poza rezonansem zawsze daje mniejszą amplitudę prądu niż wymuszanie w rezonansie.
- Ponieważ częstotliwości poza rezonansem dają mniejsze amplitudy prądu, obwód RLC działa jako naturalny filtr częstotliwości. Wyjaśnij, dlaczego ten obwód słabo odpowiedziałby na bardzo wysokoczęstotliwościowy lub bardzo niskoczęstotliwościowy sygnał zmieszany z jego częstotliwością rezonansową.
- 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
- Witamy w RLC poza rezonansem
- Zaznacz obwód RLC
- Naciśnij Play
- Powyżej czy poniżej rezonansu
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →