Električni krogi

RLC zaporedno

R, L in C zaporedno — kondenzator se umiri na vir

RLC zaporedno — interaktivna simulacija Električni krogi. R, L in C zaporedno — kondenzator se umiri na vir Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Prehodni pojav zaporednega RLC

R, L in C zaporedno dajo dušen prehodni pojav proti ustaljenemu stanju.

Energija se izmenjuje med kondenzatorjem in tuljavo, upornik pa razpršuje energijo.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Dušenje iz R

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 združuje upornik, tuljavo in kondenzator. Vrednost upornika določa, ali približevanje kroga končnemu stanju niha (poddušeno) ali ne (naddušeno). Ali večji upor naredi nihanje bolj ali manj verjetno?

Predvidevanja za pretehtanje

• Večji upor naredi nihanje bolj verjetno.
• Upor ne vpliva na to, ali krog niha, le kako hitro se umiri.
• Večji upor zatira nihanje — več upora pomeni več razpršene energije na cikel, kar duši vsako zvonjenje.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Upor R (Ω)

Kaj izmeriš:

• Resonančna frekvenca f₀ (Hz)
• Razmerje dušenja ζ

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev rlc-series in pritisni Ponastavi. L = 1 H, C = 0,01 F sta fiksni; baterija daje 10 V.
2. Omogoči odčitka napetosti kondenzatorja in toka tuljave.
3. Nastavi vrednost upornika za vsak poskus in izračunaj razmerje dušenja ζ = R / (2√(L/C)).

Vodilna enačba

Resonančna frekvenca RLC — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

Lastna nihajna frekvenca zaporednega kroga RLC je f₀ = 1/(2π√(LC)), v celoti določena z induktivnostjo in kapaciteto. Upor R ne premakne te frekvence — nadzira le, kako močno je nihanje dušeno.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj f₀ = 1/(2π√(LC)) z L = 1 H, C = 0,01 F (isto za vsak poskus, ker ni odvisno od R), nato ζ = R/(2√(L/C)). Primerjaj oba s tabelo.
• Privzeti R = 20 Ω tega kroga da točno ζ = 1 (kritično dušeno) — pritisni Predvajaj pri tej vrednosti in glej, kako napetost kondenzatorja približuje 10 V čim hitreje brez prestrela. Razloži, kaj bi namesto tega pričakoval pri R = 10 Ω (ζ = 0,5, poddušeno).

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Kritično dušeni sistemi (ζ = 1) so v inženirstvu cenjeni — npr. blažilniki avtov — ker se vrnejo v ravnovesje najhitreje brez prestrela ali poskakovanja. Razloži, zakaj bi poddušen blažilnik (ζ < 1) naredil neudobno, poskakujočo vožnjo.
• Resonančna frekvenca f₀ = 1/(2π√(LC)) je odvisna samo od L in C, nič od R — R nadzira le dušenje. Razloži, zakaj RLC vezje za uglaševanje radija uporablja L in C (ne R), da izbere, na katero frekvenco postaje odgovarja.

• 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. Dobrodošli pri zaporednem RLC
2. Pritisni Predvajaj
3. Izberi kondenzator
4. Opazuj prehodni pojav
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 →

Polnjenje kondenzatorja in časovne konstante