Elektromagnetizem

RLC izven resonance

Ta prednastavitev vzbuja pod resonanco: prevlada kapacitivna reaktanca, zato tok prehiti napetost (φ < 0).

RLC izven resonance — interaktivna simulacija Elektromagnetizem. Ta prednastavitev vzbuja pod resonanco: prevlada kapacitivna reaktanca, zato tok prehiti napetost (φ < 0). Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Impedanca izven resonance

Pod resonanco kapacitivni tok prehiti napetost (φ < 0).

Ta prednastavitev vzbuja pod resonanco: prevlada kapacitivna reaktanca, zato tok prehiti napetost (φ < 0).

• Z > R izven resonance
• φ ≠ 0

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Ta krog RLC je vzbujan izven resonance (pri polovici svoje resonančne frekvence), zato njegov tok zaostaja ali prehiti vzbujalno napetost za fiksen fazni kot. Ali trenutni tok še vedno niha sinusno pri isti frekvenci kot vzbujanje?

Predvidevanja za pretehtanje

• Ne — tok niha pri drugačni frekvenci kot vzbujanje.
• Da — tok niha pri točno vzbujalni frekvenci, le fazno zamaknjen glede na napetost.
• Tok v ustaljenem stanju sploh ni sinusen.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Čas t (s)

Kaj izmeriš:

• Trenutni tok i(t) (A)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev rlc-off-resonance in pritisni Ponastavi. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, vzbujanje ω = 5 rad/s (polovica resonančne ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
2. Omogoči odčitek trenutnega toka.
3. Preberi trenutni tok ob vsakem naštevanem času.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Najprej izračunaj Z = √(R² + X²) in φ = atan2(X, R) s X = ωL − 1/(ωC), z R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F, ω = 5 rad/s (kar da Z = 25 Ω, φ ≈ −0,64 rad). Nato izračunaj i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) z V₀ = 10 V. Primerjaj s tabelo.
• Fazni kot je tu negativen, kar pomeni, da je krog prevladujoč kapacitiven pri tej frekvenci (pod resonanco). Razloži, kaj negativen φ pomeni za to, ali tok prehiti ali zaostaja za vzbujalno napetostjo.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Amplituda toka tu (V₀/Z = 10/25 = 0,4 A) je manjša, kot bi bila točno pri resonanci (V₀/R = 10/20 = 0,5 A). Razloži, zakaj vzbujanje kroga RLC izven resonance vedno da manjšo amplitudo toka kot vzbujanje pri resonanci.
• Ker frekvence izven resonance proizvajajo manjše amplitude toka, krog RLC deluje kot naravni frekvenčni filter. Razloži, zakaj bi se ta krog šibko odzval na zelo visokofrekvenčni ali zelo nizkofrekvenčni signal, pomešan z njegovo resonančno frekvenco.

• 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. Dobrodošli pri RLC izven resonance
2. Izberi krog RLC
3. Pritisni Predvajaj
4. Nad ali pod resonanco
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Krogi izmeničnega toka in resonanca