Elektromagnetism
RLC utanför resonans
Den här förinställningen driver under resonansen: kapacitiv reaktans dominerar, så strömmen ligger före spänningen (φ < 0).
RLC utanför resonans — interaktiv Elektromagnetism-simulering. Den här förinställningen driver under resonansen: kapacitiv reaktans dominerar, så strömmen ligger före spänningen (φ < 0). Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Impedans utanför resonans
Under resonans går kapacitiv ström före spänningen (φ < 0).
Den här förinställningen driver under resonans: kapacitiv reaktans dominerar, så strömmen går före spänningen (φ < 0).
- Z > R utanför resonans
- φ ≠ 0
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
Denna RLC-krets drivs utanför resonans (vid halva sin resonansfrekvens), så dess ström ligger efter eller ligger före drivspänningen med en fast fasvinkel. Oscillerar momentanströmmen fortfarande sinusformat med samma frekvens som drivet?
Förutsägelser att väga
- Nej — strömmen oscillerar med en annan frekvens än drivet.
- Ja — strömmen oscillerar med exakt drivfrekvensen, bara fasförskjuten relativt spänningen.
- Strömmen är inte sinusformad alls i stationärt tillstånd.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Tid t (s)
Det du mäter:
- Momentan ström i(t) (A)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen RLC utanför resonans och tryck på Återställ. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, driv ω = 5 rad/s (halva resonansfrekvensen ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V.
- Aktivera avläsningen av momentanströmmen.
- Läs av momentanströmmen vid varje angiven tid.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna först Z = √(R² + X²) och φ = atan2(X, R) med X = ωL − 1/(ωC), med R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (vilket ger Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad). Beräkna sedan i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) med V₀ = 10 V. Jämför med tabellen.
- Fasvinkeln här är negativ, vilket betyder att kretsen domineras av kondensatorn vid denna frekvens (under resonans). Förklara vad en negativ φ betyder för huruvida strömmen ligger före eller efter drivspänningen.
Var det här syns utanför labbet
- Strömamplituden här (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) är mindre än den skulle vara exakt vid resonans (V₀/R = 10/20 = 0.5 A). Förklara varför det alltid ger en mindre strömamplitud att driva en RLC-krets utanför resonans än att driva den vid resonans.
- Eftersom frekvenser utanför resonans ger mindre strömamplituder fungerar en RLC-krets som ett naturligt frekvensfilter. Förklara varför denna krets skulle svara svagt på en signal med mycket hög eller mycket låg frekvens blandad med sin resonansfrekvens.
- 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
- Välkommen till RLC utanför resonans
- Välj RLC-kretsen
- Tryck på Spela upp
- Ovanför eller under resonans
- Öppna panelen Egenskaper
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.