Elektromagnetyzm
RLC w rezonansie
ω pokrywa się z ω₀ = 1/√(LC) — Z minimalne, I maksymalne; wykres I(t).
RLC w rezonansie — interaktywna symulacja: Elektromagnetyzm. ω pokrywa się z ω₀ = 1/√(LC) — Z minimalne, I maksymalne; wykres I(t). Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Rezonans RLC
ω zgadza się z ω₀ = 1/√(LC) — Z minimalne, I maksymalne; wykres I(t).
W rezonansie ω = ω₀ = 1/√(LC) reaktancje indukcyjna i pojemnościowa się znoszą, więc impedancja Z jest minimalna, a prąd I maksymalny. Naciśnij Odtwórz, by wykreślić I(t); Z i fazę odczytaj w panelu właściwości. Strojenie radioodbiorników i cewki MRI wykorzystują ten ostry pik prądu.
- ω₀ = 1/√(LC)
- Z_min w rezonansie
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
Obwód RLC szeregowy wymuszany jest źródłem AC o zmiennej częstotliwości. Czy całkowity opór ruchowi prądu (impedancja) osiąga minimum przy jakiejś szczególnej częstotliwości?
Prognozy do rozważenia
- Impedancja osiąga maksimum przy jakiejś częstotliwości.
- Impedancja nie zależy od częstotliwości wymuszania.
- Tak — impedancja osiąga minimum (równe samemu R) przy częstotliwości rezonansowej ω₀ = 1/√(LC).
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Częstotliwość wymuszania ω (rad/s)
Co mierzysz:
- Kąt fazowy φ (rad)
- Impedancja Z (Ω)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset rlc-resonance i naciśnij Reset. R = 20 Ω; L = 1 H; C = 0.01 F są ustalone (jak w powiązanym eksperymencie rlc-series).
- Włącz odczyty impedancji i kąta fazowego.
- Ustaw pulsację wymuszającą dla każdej próby (jako wielokrotność ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) i zapisz impedancję.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz reaktancję X = ωL − 1/(ωC), a potem Z = √(R² + X²) i φ = atan2(X, R), używając R = 20 Ω; L = 1 H; C = 0.01 F. Porównaj obie wartości z tabelą.
- Przy ω = ω₀ = 10 rad/s potwierdź, że Z = R dokładnie i φ = 0. Wyjaśnij, dlaczego reaktancja indukcyjna ωL i pojemnościowa 1/(ωC) w rezonansie znoszą się dokładnie, zostawiając tylko opór rezystora.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Strojenie radia to zasadniczo obwód RLC, którego częstotliwość rezonansową regulujesz (zwykle kondensatorem zmiennym), by dopasować ją do częstotliwości nadawania stacji, gdzie impedancja spada, a prąd — i sygnał — osiąga szczyt. Wyjaśnij, dlaczego stacje na innych częstotliwościach są tłumione.
- Kąt fazowy φ jest ujemny poniżej rezonansu i dodatni powyżej. Używając wzoru na reaktancję X = ωL − 1/(ωC), wyjaśnij, dlaczego niskie częstotliwości pozostawiają dominację kondensatora (ujemne X), a wysokie — cewki (dodatnie 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
- Witamy w rezonansie RLC
- Zaznacz obwód RLC
- Naciśnij Play
- Minimalna impedancja
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →