Elektromagnetizmus

RLC mimo rezonancie

Táto predvolba budí pod rezonanciou: prevláda kapacitná reaktancia, takže prúd predbieha napätie (φ < 0).

RLC mimo rezonancie — interaktívna simulácia Elektromagnetizmus. Táto predvolba budí pod rezonanciou: prevláda kapacitná reaktancia, takže prúd predbieha napätie (φ < 0). Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

Impedancia mimo rezonancie

Pod rezonanciou kapacitný prúd predbieha napätie (φ < 0).

Táto predvolba budí pod rezonanciou: prevláda kapacitná reaktancia, takže prúd predbieha napätie (φ < 0).

• Z > R mimo rezonancie
• φ ≠ 0

Prehľad skúmania

Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória

Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.

Hlavná otázka

Tento RLC obvod je budený mimo rezonancie (na polovicu svojej rezonančnej frekvencie), takže jeho prúd zaostáva alebo predbieha budené napätie o pevný fázový uhol. Osciluje okamžitý prúd stále sínusoidálne pri tej istej frekvencii ako budenie?

Predikcie na zváženie

• Nie — prúd osciluje pri inej frekvencii než budenie.
• Áno — prúd osciluje pri presnej budenej frekvencii, len fázovo posunutý voči napätiu.
• Prúd v ustálenom stave vôbec nie je sínusoidálny.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Čas t (s)

Čo meriaš:

• Okamžitý prúd i(t) (A)

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu RLC mimo rezonancie a stlač Resetovať. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, budenie ω = 5 rad/s (polovica rezonančného ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
2. Zapni odčítanie okamžitého prúdu.
3. Prečítaj okamžitý prúd pri každom uvedenom čase.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Najprv vypočítaj Z = √(R² + X²) a φ = atan2(X, R) s X = ωL − 1/(ωC), s R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (dávajúc Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Potom vypočítaj i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) s V₀ = 10 V. Porovnaj s tabuľkou.
• Fázový uhol tu je záporný, čo znamená, že obvod je pri tejto frekvencii (pod rezonanciou) dominovaný kondenzátorom. Vysvetli, čo záporné φ znamená pre to, či prúd predbieha alebo zaostáva budené napätie.

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Amplitúda prúdu tu (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) je menšia, než by bola presne pri rezonancii (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Vysvetli, prečo budenie RLC obvodu mimo rezonancie vždy dáva menšiu amplitúdu prúdu než budenie pri rezonancii.
• Pretože frekvencie mimo rezonancie produkujú menšie amplitúdy prúdu, RLC obvod funguje ako prirodzený frekvenčný filter. Vysvetli, prečo tento obvod by reagoval slabo na veľmi vysokofrekvenčný alebo veľmi nízkofrekvenčný signál zmiešaný s jeho rezonančnou frekvenciou.

• 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

1. Vitaj pri RLC mimo rezonancie
2. Vyber RLC obvod
3. Stlač Prehrať
4. Nad alebo pod rezonanciou
5. Otvor panel Vlastnosti
6. Zvládol si to!

Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.

Otvoriť interaktívne laboratórium →

Stiahnuť pracovný list →

Obvody striedavého prúdu a rezonancia