Obvody

RLC v sérii

R, L a C sériovo — kondenzátor sa ustáli na zdroji

RLC v sérii — interaktívna simulácia Obvody. R, L a C sériovo — kondenzátor sa ustáli na zdroji Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

Prechod RLC v sérii

R, L a C v sérii vytvárajú tlmený prechod do ustáleného stavu.

Energia sa mení medzi kondenzátorom a cievkou, kým rezistor rozptyľuje energiu.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Tlmenie od R

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 kombinuje rezistor, cievku a kondenzátor. Hodnota rezistora určuje, či priblíženie obvodu k konečnému stavu osciluje (podtlmené) alebo nie (pretlmené). Robí väčší odpor osciláciu pravdepodobnejšou alebo menej pravdepodobnou?

Predikcie na zváženie

• Väčší odpor robí osciláciu pravdepodobnejšou.
• Odpor neovplyvňuje, či obvod osciluje, len ako rýchlo sa usadí.
• Väčší odpor potláča osciláciu — viac odporu znamená viac rozptýlenej energie na cyklus, tlmeniac akékoľvek zvonenie.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Odpor R (Ω)

Čo meriaš:

• Rezonančná frekvencia f₀ (Hz)
• Činiteľ tlmenia ζ

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu RLC séria a stlač Resetovať. L = 1 H, C = 0.01 F sú pevné; batéria dodáva 10 V.
2. Zapni odčítania napätia kondenzátora a prúdu cievkou.
3. Nastav hodnotu rezistora pre každý pokus a vypočítaj činiteľ tlmenia ζ = R / (2√(L/C)).

Riadiaca rovnica

Rezonančná frekvencia RLC — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

Prirodzená frekvencia oscilácie sérieového RLC obvodu je f₀ = 1/(2π√(LC)), určená celý indukčnosťou a kapacitou. Odpor R neposúva túto frekvenciu — len určuje, aké silne je akákoľvek oscilácia tlmená.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Pre jeden pokus vypočítaj f₀ = 1/(2π√(LC)) s L = 1 H, C = 0.01 F (rovnaké pre každý pokus, keďže nezávisí na R), potom ζ = R/(2√(L/C)). Porovnaj obe s tabuľkou.
• Predvolené R = 20 Ω tohto obvodu dáva presne ζ = 1 (kriticky tlmené) — stlač Prehrať pri tejto hodnote a sleduj, ako napätie kondenzátora sa približuje 10 V čo najrýchlejšie bez prestrelu. Vysvetli, čo by si očakával vidieť namiesto toho pri R = 10 Ω (ζ = 0.5, podtlmené).

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Kriticky tlmené sústavy (ζ = 1) sú v inžinierstve cenené — napríklad tlmiče pérovania áut — pretože sa vracajú do rovnováhy najrýchlejšie bez prestrelu alebo poskakovania. Vysvetli, prečo podtlmený tlmič (ζ < 1) by robil nepohodlnú, poskakujúcu jazdu.
• Rezonančná frekvencia f₀ = 1/(2π√(LC)) závisí len na L a C, vôbec nie na R — R len riadi tlmenie. Vysvetli, prečo RLC ladiaci obvod rádia používa L a C (nie R) na výber, na frekvenciu ktorej stanice reaguje.

• 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. Vitaj pri RLC sérii
2. Stlač Prehrať
3. Vyber kondenzátor
4. Sleduj prechod
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 →

Nabíjanie kondenzátora a časové konštanty