Elektromagnetizmus

RLC pri rezonancii

ω sa zhoduje s ω₀ = 1/√(LC) — Z je minimálne, I maximálne; kresli I(t).

RLC pri rezonancii — interaktívna simulácia Elektromagnetizmus. ω sa zhoduje s ω₀ = 1/√(LC) — Z je minimálne, I maximálne; kresli I(t). Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

RLC rezonancia

ω sa zhoduje s ω₀ = 1/√(LC) — Z je minimálne, I maximálne; kresli I(t).

Pri rezonancii ω = ω₀ = 1/√(LC) sa induktívna a kapacitná reaktancia vyrušia, takže impedancia Z je minimálna a prúd I maximálny. Stlač Prehrať na nákres I(t); prečítaj Z a fázu v paneli Vlastnosti. Ladenie rádií a MRI cievok využíva tento ostrý vrchol prúdu.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Z_min pri rezonancii

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

Sériový RLC obvod je budený AC zdrojom premenlivej frekvencie. Dosahuje celkový odpor obvodu prúdu (impedancia) minimum pri niektorej konkrétnej frekvencii?

Predikcie na zváženie

• Impedancia dosahuje maximum pri niektorej frekvencii.
• Impedancia nezávisí na budenej frekvencii.
• Áno — impedancia dosahuje minimum (rovnej sa len R) pri rezonančnej frekvencii ω₀ = 1/√(LC).

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Budiaca frekvencia ω (rad/s)

Čo meriaš:

• Fázový uhol φ (rad)
• Impedancia Z (Ω)

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu RLC rezonancia a stlač Resetovať. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F sú pevné (rovnaké ako prepojený experiment RLC séria).
2. Zapni odčítania impedance a fázového uhla.
3. Nastav budiacu uhlovú frekvenciu pre každý pokus (ako násobok ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) a zaznamenaj impedanciu.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Pre jeden pokus vypočítaj reaktanciu X = ωL − 1/(ωC), potom Z = √(R² + X²) a φ = atan2(X, R), s R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Porovnaj obe s tabuľkou.
• Pri ω = ω₀ = 10 rad/s potvrď Z = R presne a φ = 0. Vysvetli, prečo induktívna reaktancia ωL a kapacitná reaktancia 1/(ωC) sa pri rezonancii presne vyrušia, zanechajúc len odpor rezistora.

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Ladič rádia je v podstate RLC obvod, ktorého rezonančnú frekvenciu upravuješ (zvyčajne premenlivým kondenzátorom) na zhodu s vysielacou frekvenciou stanice, kde impedancia klesne a prúd — a signál — vrcholí. Vysvetli, prečo stanice na iných frekvenciách sú potlačené.
• Fázový uhol φ je záporný pod rezonanciou a kladný nad ňou. Vysvetli pomocou vzorca reaktancie X = ωL − 1/(ωC), prečo nízke frekvencie dávajú dominovať kondenzátor (záporné X), kým vysoké frekvencie dávajú dominovať cievku (kladné 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

1. Vitaj pri RLC rezonancii
2. Vyber RLC obvod
3. Stlač Prehrať
4. Minimálna impedancia
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