Elektromagnetism
RLC i resonans
ω matchar ω₀ = 1/√(LC) — Z är minimal, I är maximal; rita I(t).
RLC i resonans — interaktiv Elektromagnetism-simulering. ω matchar ω₀ = 1/√(LC) — Z är minimal, I är maximal; rita I(t). Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
RLC-resonans
ω matchar ω₀ = 1/√(LC) — Z är minimal, I är maximal; rita I(t).
Vid resonans ω = ω₀ = 1/√(LC) tar de induktiva och kapacitiva reaktanserna ut varandra, så impedansen Z är minimal och strömmen I maximal. Tryck på Spela upp för att rita I(t); läs av Z och fas i panelen Egenskaper. Att stämma av radio och MRI-spolar utnyttjar den här skarpa strömtoppen.
- ω₀ = 1/√(LC)
- Z_min vid resonans
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
En serie-RLC-krets drivs av en växelströmskälla med varierande frekvens. Når kretsens totala motstånd mot ström (impedansen) ett minimum vid någon särskild frekvens?
Förutsägelser att väga
- Impedansen når ett maximum vid någon frekvens.
- Impedansen beror inte av drivfrekvensen.
- Ja — impedansen når ett minimum (lika med bara R) vid resonansfrekvensen ω₀ = 1/√(LC).
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Drivfrekvens ω (rad/s)
Det du mäter:
- Fasvinkel φ (rad)
- Impedans Z (Ω)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen RLC-resonans och tryck på Återställ. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F är fasta (samma som i det kopplade serie-RLC-experimentet).
- Aktivera avläsningarna av impedans och fasvinkel.
- Ställ in drivvinkelfrekvensen för varje försök (som en multipel av ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) och notera impedansen.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök reaktansen X = ωL − 1/(ωC), sedan Z = √(R² + X²) och φ = atan2(X, R), med R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Jämför båda med tabellen.
- Bekräfta att Z = R exakt och φ = 0 vid ω = ω₀ = 10 rad/s. Förklara varför den induktiva reaktansen ωL och den kapacitiva reaktansen 1/(ωC) exakt tar ut varandra vid resonans, så att bara resistorns motstånd återstår.
Var det här syns utanför labbet
- En radios avstämningskrets är i grunden en RLC-krets vars resonansfrekvens du justerar (oftast via en variabel kondensator) för att matcha en stations sändningsfrekvens, där impedansen sjunker och strömmen — och signalen — når sin topp. Förklara varför stationer på andra frekvenser i stället undertrycks.
- Fasvinkeln φ är negativ under resonansfrekvensen och positiv över den. Förklara, med reaktansformeln X = ωL − 1/(ωC), varför låga frekvenser låter kondensatorn dominera (negativ X) medan höga frekvenser låter induktorn dominera (positiv 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
- Välkommen till RLC-resonans
- Välj RLC-kretsen
- Tryck på Spela upp
- Minimal impedans
- 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.