วงจรไฟฟ้า

RLC อนุกรม

R, L และ C ต่ออนุกรมกัน — ตัวเก็บประจุค่าเข้าสู่สถานะตามแหล่งกำเนิด

RLC อนุกรม — การจำลองวงจรไฟฟ้าแบบโต้ตอบ R, L และ C ต่ออนุกรมกัน — ตัวเก็บประจุค่าเข้าสู่สถานะตามแหล่งกำเนิด ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

ทรานเซียนต์ RLC อนุกรม

R, L และ C ในอนุกรมสร้างทรานเซียนต์ที่ถูกหน่วงไปสู่สถานะคงตัว

พลังงานสลับไปมาระหว่างตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำในขณะที่ตัวต้านทานสลายพลังงาน

• ω₀ = 1/√(LC)
• การหน่วงจาก R

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

วงจร RLC อนุกรมรวมตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ และตัวเก็บประจุ ค่าตัวต้านทานกำหนดว่าการเข้าสู่สถานะสุดท้ายของวงจรจะแกว่ง (ดับเบากว่า) หรือไม่ (ดับมากเกิน) ความต้านทานที่ใหญ่กว่าทำให้การแกว่งง่ายขึ้นหรือยากขึ้น

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• ความต้านทานที่ใหญ่กว่าทำให้การแกว่งง่ายขึ้น
• ความต้านทานไม่กระทบว่าวงจรแกว่งหรือไม่ มีแต่ความเร็วในการนิ่ง
• ความต้านทานที่ใหญ่กว่ากดการแกว่ง — ความต้านทานมากกว่าหมายถึงพลังงานสูญต่อรอบมากกว่า หน่วงเสียงกังวานใด ๆ

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• ความต้านทาน R (Ω)

สิ่งที่คุณวัด:

• ความถี่การสั่นพ้อง f₀ (Hz)
• อัตราส่วนการหน่วง ζ

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท rlc-series แล้วกดรีเซ็ต L = 1 H, C = 0.01 F คงที่ แบตเตอรี่จ่าย 10 V
2. เปิดค่าแสดงแรงดันตัวเก็บประจุและกระแสตัวเหนี่ยวนำ
3. ตั้งค่าตัวต้านทานของแต่ละรอบ แล้วคำนวณอัตราส่วนการหน่วง ζ = R / (2√(L/C))

สมการควบคุม

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

ความถี่แกว่งอิสระของวงจร RLC อนุกรมคือ f₀ = 1/(2π√(LC)) กำหนดโดยค่าความเหนี่ยวนำกับค่าความจุทั้งหมด ความต้านทาน R ไม่เลื่อนความถี่นี้ แค่ควบคุมว่าการแกว่งถูกหน่วงแรงเพียงใด

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ f₀ = 1/(2π√(LC)) โดยใช้ L = 1 H, C = 0.01 F (เท่ากันทุกรอบเพราะไม่ขึ้นกับ R) แล้วหา ζ = R/(2√(L/C)) เทียบทั้งสองค่ากับตาราง
• ค่าดีฟอลต์ R = 20 Ω ให้ ζ = 1 พอดี จงกดเล่นที่ค่านี้แล้วดูแรงดันตัวเก็บประจุเข้าใกล้ 10 V เร็วที่สุดโดยไม่พุ่งเกิน จงอธิบายว่าที่ R = 10 Ω (ζ = 0.5) คุณคาดว่าจะเห็นอะไรแทน

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• ระบบที่ ζ = 1 เป็นที่นิยมในวิศวกรรม เช่น โช้กของรถยนต์ เพราะกลับสู่สมดุลเร็วที่สุดโดยไม่พุ่งเกินหรือเด้ง จงอธิบายว่าโช้กแบบ ζ < 1 จะให้การขับขี่อึดอัดเด้งโยกอย่างไร
• ความถี่พ้อง f₀ = 1/(2π√(LC)) ขึ้นกับ L กับ C เท่านั้น ไม่ขึ้นกับ R เลย R เพียงควบคุมการหน่วง จงอธิบายว่าทำไมวงจรจูนเครื่องรับวิทยุ RLC จึงใช้ L กับ C (ไม่ใช่ R) เลือกความถี่ของสถานีที่จะตอบสนอง

• 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. ยินดีต้อนรับสู่ RLC อนุกรม
2. กดเล่น
3. เลือกตัวเก็บประจุ
4. ดูทรานเซียนต์
5. เปิดแผงคุณสมบัติ
6. คุณทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

การชาร์จตัวเก็บประจุกับค่าคงที่เวลา