Elektromagnetizem

RLC pri resonanci

ω ustreza ω₀ = 1/√(LC) — Z je najmanjša, I največji; riši I(t).

RLC pri resonanci — interaktivna simulacija Elektromagnetizem. ω ustreza ω₀ = 1/√(LC) — Z je najmanjša, I največji; riši I(t). Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

RLC resonanca

ω ustreza ω₀ = 1/√(LC) — Z je najmanjša, I največji; riši I(t).

Pri resonanci ω = ω₀ = 1/√(LC) se induktivna in kapacitivna reaktanca izničita, zato je impedanca Z najmanjša in tok I največji. Pritisni Predvajaj za graf I(t); odčitaj Z in fazo v plošči Lastnosti. Uglaševanje radijev in tuljav MRI izkorišča ta oster vrh toka.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Z_min pri resonanci

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

Zaporedni krog RLC vzbuja vir izmeničnega toka z različno frekvenco. Ali doseže skupno nasprotovanje toka kroga (impedanca) minimum pri kateri koli določeni frekvenci?

Predvidevanja za pretehtanje

• Impedanca doseže maksimum pri neki frekvenci.
• Impedanca ni odvisna od vzbujalne frekvence.
• Da — impedanca doseže minimum (enak samo R) pri resonančni frekvenci ω₀ = 1/√(LC).

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Vzbujalna frekvenca ω (rad/s)

Kaj izmeriš:

• Fazni kot φ (rad)
• Impedanca Z (Ω)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev rlc-resonance in pritisni Ponastavi. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F so fiksni (isto kot v povezanem poskusu kroga rlc-series).
2. Omogoči odčitka impedance in faznega kota.
3. Nastavi vzbujalno krožno frekvenco za vsak poskus (kot mnogokratnik ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) in zabeleži impedanco.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj reaktanco X = ωL − 1/(ωC), nato Z = √(R² + X²) in φ = atan2(X, R), z R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0,01 F. Primerjaj oba s tabelo.
• Pri ω = ω₀ = 10 rad/s potrdi Z = R točno in φ = 0. Razloži, zakaj se induktivna reaktanca ωL in kapacitivna reaktanca 1/(ωC) pri resonanci točno izničita, tako da ostane samo nasprotovanje upornika.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Radijski uglaševalnik je v bistvu krog RLC, katerega resonančno frekvenco prilagajaš (navadno s spremenljivim kondenzatorjem), da ugane oddajno frekvenco postaje, kjer impedanca pade in tok — in signal — doseže vrh. Razloži, zakaj so postaje na drugih frekvencah zatrite namesto tega.
• Fazni kot φ je negativen pod resonanco in pozitiven nad njo. Z formulo reaktance X = ωL − 1/(ωC) razloži, zakaj nizke frekvence naredijo kondenzator prevladujoč (negativen X), visoke frekvence pa tuljavo prevladujočo (pozitiven 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. Dobrodošli pri RLC resonanci
2. Izberi krog RLC
3. Pritisni Predvajaj
4. Najmanjša impedanca
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