Circuitos

RLC em série

R, L e C em série — o capacitor estabiliza na fonte

RLC em série — simulação interativa de Circuitos. R, L e C em série — o capacitor estabiliza na fonte Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

transitório RLC em série

R, L e C em série produzem um transitório amortecido em direção ao estado estacionário.

A energia alterna entre o capacitor e o indutor enquanto a resistência dissipa energia.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Amortecimento de R

Resumo da investigação

Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório

O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.

Pergunta de direção

Um circuito RLC em série combina um resistor, indutor e capacitor. O valor do resistor determina se a aproximação do circuito ao seu estado final oscila (subamortecido) ou não (sobreamortecido). Uma resistência maior torna a oscilação mais ou menos provável?

Previsões para pesar

• Uma resistência maior torna a oscilação mais provável.
• A resistência não afeta se o circuito oscila, apenas a rapidez com que ele se estabiliza.
• Uma resistência maior suprime a oscilação – mais resistência significa mais energia dissipada por ciclo, amortecendo qualquer zumbido.

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Resistência R (Ω)

O que você mede:

• Frequência ressonante f₀ (Hz)
• Razão de amortecimento ζ

Como funciona a investigação

1. Abra a predefinição da série rlc e pressione Redefinir. L = 1 H, C = 0.01 F são fixos; a bateria fornece 10 V.
2. Habilite as leituras de tensão do capacitor e corrente do indutor.
3. Defina o valor do resistor para cada tentativa e calcule a taxa de amortecimento ζ = R / (2√(L/C)).

Equação governante

Frequência Ressonante RLC — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

A frequência de oscilação natural de um circuito RLC em série é f₀ = 1/(2π√(LC)), definida inteiramente pela indutância e capacitância. A resistência R não muda esta frequência – ela apenas controla a intensidade com que qualquer oscilação é amortecida.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Para uma tentativa, calcule f₀ = 1/(2π√(LC)) usando L = 1 H, C = 0.01 F (o mesmo para todas as tentativas, já que não depende de R), então ζ = R/(2√(L/C)). Compare ambos com a tabela.
• O padrão deste circuito, R = 20 Ω, fornece exatamente ζ = 1 (criticamente amortecido) - pressione Reproduzir nesse valor e observe a tensão do capacitor se aproximar de 10 V o mais rápido possível, sem ultrapassar. Explique o que você esperaria ver em R = 10 Ω (ζ = 0.5, subamortecido).

Onde isso aparece além do laboratório

• Sistemas criticamente amortecidos (ζ = 1) são valorizados na engenharia – amortecedores de automóveis, por exemplo – porque retornam ao equilíbrio mais rapidamente, sem qualquer ultrapassagem ou ressalto. Explique por que um amortecedor subamortecido (ζ < 1) proporcionaria um passeio desconfortável e saltitante.
• A frequência de ressonância f₀ = 1/(2π√(LC)) depende apenas de L e C, e não de R - R apenas controla o amortecimento. Explique por que um circuito de sintonia de rádio RLC usa L e C (não R) para selecionar a frequência da estação à qual ele responde.

• 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

1. Bem-vindo ao RLC em série
2. Pressione Reproduzir
3. Selecione o capacitor
4. Observe o transitório
5. Abra o Inspetor
6. Você conseguiu!

Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.

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Carga de Capacitor & Constantes de Tempo