แม่เหล็กไฟฟ้า
RLC นอกการสั่นพ้อง
ค่าที่ตั้งไว้นี้ขับที่ความถี่ต่ำกว่าการสั่นพ้อง รีแอกแตนซ์ตัวเก็บประจุเป็นตัวกำหนด กระแสจึงนำหน้าแรงดัน (φ < 0)
RLC นอกการสั่นพ้อง — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ ค่าที่ตั้งไว้นี้ขับที่ความถี่ต่ำกว่าการสั่นพ้อง รีแอกแตนซ์ตัวเก็บประจุเป็นตัวกำหนด กระแสจึงนำหน้าแรงดัน (φ < 0) ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
อิมพีแดนซ์นอกการสั่นพ้อง
ต่ำกว่าการสั่นพ้อง กระแสตัวเก็บประจุนำหน้าแรงดัน (φ < 0)
พรีเซตนี้ขับเคลื่อนต่ำกว่าการสั่นพ้อง: รีแอกแตนซ์ตัวเก็บประจุมีอิทธิพลเหนือ ดังนั้นกระแสจึงนำหน้าแรงดัน (φ < 0)
- Z > R นอกการสั่นพ้อง
- φ ≠ 0
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
วงจร RLC นี้ถูกขับนอกการสั่นพ้อง (ที่ครึ่งหนึ่งของความถี่สั่นพ้อง) กระแสจึงนำหน้าหรือตามหลังแรงดันขับด้วยมุมเฟสคงที่ กระแสขณะนั้นยังแกว่งแบบไซน์ที่ความถี่เดียวกับขับหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ไม่ — กระแสแกว่งที่ความถี่ต่างจากขับ
- ใช่ — กระแสแกว่งที่ความถี่ขับพอดี แค่เลื่อนเฟสเทียบกับแรงดัน
- กระแสไม่เป็นไซน์เลยในสถานะคงตัว
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- เวลา t (s)
สิ่งที่คุณวัด:
- กระแสขณะหนึ่ง i(t) (A)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดพรีเซ็ท rlc-off-resonance แล้วกดรีเซ็ต R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ความถี่ขับ ω = 5 rad/s (ครึ่งหนึ่งของ ω₀ = 10 rad/s), V₀ = 10 V
- เปิดค่าแสดงกระแสขณะนั้น
- อ่านกระแสขณะนั้นที่เวลาที่ระบุแต่ละค่า
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- จงคำนวณ Z = √(R² + X²) และ φ = atan2(X, R) โดย X = ωL − 1/(ωC) ใช้ R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, ω = 5 rad/s (ได้ Z = 25 Ω, φ ≈ −0.64 rad) แล้วคำนวณ i(t) = (V₀/Z)sin(ωt − φ) โดยใช้ V₀ = 10 V เทียบกับตาราง
- มุมเฟสที่นี่ติดลบ หมายถึงวงจรถูกตัวเก็บประจุครอบงำที่ความถี่นี้ (ต่ำกว่าการสั่นพ้อง) อธิบายว่า φ ติดลบหมายถึงกระแสนำหน้าหรือตามหลังแรงดันขับ
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- แอมพลิจูดกระแสที่นี่ (V₀/Z = 10/25 = 0.4 A) เล็กกว่าที่การสั่นพ้องพอดี (V₀/R = 10/20 = 0.5 A) จงอธิบายว่าทำไมการขับวงจร RLC นอกการสั่นพ้องจึงได้แอมพลิจูดกระแสเล็กกว่าการขับที่การสั่นพ้องเสมอ
- เพราะความถี่นอกการสั่นพ้องให้แอมพลิจูดกระแสเล็กกว่า วงจร RLC จึงทำหน้าที่กรองความถี่ตามธรรมชาติ อธิบายว่าเหตุใดวงจรนี้จึงตอบสนองอ่อนต่อสัญญาณความถี่สูงมากหรือต่ำมากที่ปะปนกับความถี่สั่นพ้องของมัน
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ RLC นอกการสั่นพ้อง
- เลือกวงจร RLC
- กดเล่น
- เหนือหรือใต้การสั่นพ้อง
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ