แม่เหล็กไฟฟ้า
RLC ที่การสั่นพ้อง
ω ตรงกับ ω₀ = 1/√(LC) — Z ต่ำสุด I สูงสุด กราฟ I(t)
RLC ที่การสั่นพ้อง — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ ω ตรงกับ ω₀ = 1/√(LC) — Z ต่ำสุด I สูงสุด กราฟ I(t) ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การสั่นพ้อง RLC
ω ตรงกับ ω₀ = 1/√(LC) — Z ต่ำสุด I สูงสุด; กราฟ I(t)
ที่การสั่นพ้อง ω = ω₀ = 1/√(LC) รีแอกแตนซ์เชิงเหนี่ยวนำและเชิงเก็บประจุจะหักล้างกัน ทำให้อิมพีแดนซ์ Z ต่ำสุดและกระแส I สูงสุด กดเล่นเพื่อวาดกราฟ I(t) อ่านค่า Z และเฟสในแผงคุณสมบัติ การจูนวิทยุและขดลวด MRI ใช้ประโยชน์จากจุดสูงสุดของกระแสที่แหลมคมนี้
- ω₀ = 1/√(LC)
- Z_min ที่การสั่นพ้อง
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
วงจร RLC อนุกรมถูกขับด้วยแหล่ง AC ความถี่เปลี่ยนได้ การต้านกระแสรวมของวงจร (อิมพีแดนซ์) ถึงค่าต่ำสุดที่ความถี่ใดสุดหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- อิมพีแดนซ์ถึงค่าสูงสุดที่ความถี่ใดความถี่หนึ่ง
- อิมพีแดนซ์ไม่ขึ้นกับความถี่ขับ
- ใช่ อิมพีแดนซ์ต่ำสุด (เท่ากับ R เท่านั้น) ที่ความถี่พ้อง ω₀ = 1/√(LC)
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ความถี่ขับเคลื่อน ω (rad/s)
สิ่งที่คุณวัด:
- มุมเฟส φ (rad)
- อิมพีแดนซ์ Z (Ω)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดพรีเซ็ท rlc-resonance แล้วกดรีเซ็ต R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F คงที่ (เหมือนการทดลอง rlc-series ที่เชื่อมโยงกัน)
- เปิดค่าแสดงอิมพีแดนซ์และมุมเฟส
- ตั้งความถี่เชิงมุมของแหล่งขับของแต่ละรอบ (เป็นจำนวนเท่าของ ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s) แล้วบันทึกอิมพีแดนซ์
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณรีแอกแตนซ์ X = ωL − 1/(ωC) แล้วหา Z = √(R² + X²) และ φ = atan2(X, R) โดยใช้ R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F เทียบทั้งสองค่ากับตาราง
- ที่ ω = ω₀ = 10 rad/s จงยืนยันว่า Z = R พอดีและ φ = 0 จงอธิบายว่าทำไมรีแอกแตนซ์เชิงเหนี่ยวนำ ωL กับรีแอกแตนซ์เชิงความจุ 1/(ωC) จึงหักล้างกันพอดีที่การสั่นพ้อง เหลือเพียงแรงต้านของตัวต้านทาน
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ปุ่มจูนวิทยุคือวงจร RLC ที่คุณปรับความถี่สั่นพ้อง (มักผ่านตัวเก็บประจุปรับได้) ให้ตรงความถี่กระจายเสียงของสถานี ที่ซึ่งอิมพีแดนซ์ตกและกระแสกับสัญญาณพีค อธิบายว่าเหตุใดสถานีความถี่อื่นจึงถูกกดให้เบาแทน
- มุมเฟส φ เป็นลบต่ำกว่าการสั่นพ้อง และเป็นบวกสูงกว่าการสั่นพ้อง จงใช้สูตรรีแอกแตนซ์ X = ωL − 1/(ωC) อธิบายว่าทำไมความถี่ต่ำจึงให้ตัวเก็บประจุครอง (X ติดลบ) ขณะที่ความถี่สูงให้ตัวเหนี่ยวนำครอง (X บวก)
- 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 การสั่นพ้อง RLC
- เลือกวงจร RLC
- กดเล่น
- อิมพีแดนซ์ต่ำสุด
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ