Електромагнетизм

Зв'язане стаціонарне RLC

Цей аналітичний стенд стаціонарного режиму показує фазори Z, I та фазовий кут для тих самих R, L, C; окремий пресет у модулі «Електричні кола» моделює його перехідний процес під час вмикання.

Зв'язане стаціонарне RLC — інтерактивне моделювання: Електромагнетизм. Цей аналітичний стенд стаціонарного режиму показує фазори Z, I та фазовий кут для тих самих R, L, C; окремий пресет у модулі «Електричні кола» моделює його перехідний процес під час вмикання. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Перехідні процеси RLC

RLC зі фазорами в сталому режимі; окремий пресет у модулі «Електричні кола» показує перехідний процес увімкнення.

Цей аналітичний стенд сталого режиму показує фазори Z, I та фазу для тих самих R, L, C; окремий пресет у Колотах (модуль «Електричні кола») моделює його перехідний процес від перемикача.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Зв'язок із лабораторією кіл

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Цей експеримент використовує точно ті самі значення R, L, C, що й експеримент кіл rlc-series, розглянуті тут як задача фазорів/змінного струму замість перехідного процесу вмикання. Коли ви розгортаєте частоту збудження від резонансу в будь-який бік, амплітуда струму завжди спадає?

Прогнози для зважування

• Так — відхід від резонансу в будь-який бік (вища чи нижча ω) зменшує амплітуду струму, бо повний опір зростає з обох боків.
• Амплітуда струму зменшується лише для частот вище резонансу.
• Амплітуда струму зменшується лише для частот нижче резонансу.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Частота збудження ω (rad/s)

Що ви вимірюєте:

• Пікова амплітуда струму I_peak (A)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет rlc-in-circuits та натисніть «Скинути». R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, V₀ = 10 V — ідентично компонентам експерименту кіл rlc-series.
2. Увімкніть показ амплітуди струму.
3. Задайте кутову частоту збудження для кожного заміру (як кратне ω₀ = 10 rad/s) та запишіть пікову амплітуду струму.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть Z = √(R² + (ωL − 1/(ωC))²) з R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F, потім I_peak = V₀/Z з V₀ = 10 V. Порівняйте з таблицею.
• Підтвердьте, що ваші два нерезонансні заміри (нижче і вище ω₀) дають рівну амплітуду струму, коли однаково віддалені від резонансу в цьому конкретному випадку. Поясніть, чому амплітуда струму пікує точно на ω₀ та спадає симетрично в логарифмічній шкалі частот.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Експеримент кіл rlc-series показує реакцію на стрибок того самого заліза (перехідний процес вмикання) на сталу батарею 10 V, не синусоїдальне збудження. Поясніть, чому «повний опір» і «резонанс» — поняття сталого режиму змінного струму, що не застосовуються прямо до того сценарію вмикання постійного струму.
• Наскільки різко амплітуда струму спадає поза резонансом описує «добротність» кола Q = ω₀L/R. Використовуючи R = 20 Ω, L = 1 H, ω₀ = 10 rad/s цього кола, обчисліть Q і поясніть, чи має це коло гострий чи широкий резонансний пік.

• 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

1. Вітаємо в тім самім RLC в Колотах
2. Виберіть RLC-коло
3. Натисніть «Запустити»
4. Та сама фізика в Колотах
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Кола змінного струму та резонанс