Mạch điện

Mạch RLC nối tiếp

R, L và C mắc nối tiếp — tụ điện tiến tới hiệu điện thế nguồn

Mạch RLC nối tiếp — mô phỏng Mạch điện tương tác. R, L và C mắc nối tiếp — tụ điện tiến tới hiệu điện thế nguồn Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Quá độ RLC nối tiếp

R, L và C nối tiếp tạo ra một quá trình quá độ tắt dần về trạng thái ổn định.

Năng lượng chuyển đổi qua lại giữa tụ điện và cuộn cảm trong khi điện trở tiêu tán năng lượng.

• ω₀ = 1/√(LC)
• Giảm chấn từ R

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Một mạch RLC nối tiếp kết hợp một điện trở, cuộn cảm và tụ điện. Giá trị của điện trở xác định xem cách tiếp cận trạng thái cuối cùng của mạch có dao động (giảm âm) hay không (quá tải). Liệu một điện trở lớn hơn có làm cho khả năng dao động xảy ra nhiều hay ít?

Dự đoán cân nặng

• Điện trở lớn hơn làm cho dao động dễ xảy ra hơn.
• Điện trở không ảnh hưởng đến việc mạch có dao động hay không, chỉ ảnh hưởng đến tốc độ ổn định của nó.
• Điện trở lớn hơn sẽ ngăn chặn dao động - nhiều điện trở hơn có nghĩa là tiêu tán nhiều năng lượng hơn trên mỗi chu kỳ, làm giảm bất kỳ tiếng chuông nào.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Điện trở R (Ω)

Những gì bạn đo lường:

• Tần số cộng hưởng f₀ (Hz)
• Hệ số giảm chấn ζ

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Mở cài đặt trước rlc-series và nhấn Reset. L = 1 H, C = 0.01 F cố định; nguồn cung cấp pin 10 V.
2. Kích hoạt tính năng đọc điện áp tụ điện và dòng điện cuộn cảm.
3. Đặt giá trị điện trở cho mỗi lần thử và tính hệ số giảm chấn ζ = R / (2√(L/C)).

phương trình điều khiển

Tần số cộng hưởng RLC — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

Tần số dao động tự nhiên của mạch RLC nối tiếp là f₀ = 1/(2π√(LC)), được thiết lập hoàn toàn bằng điện cảm và điện dung. Điện trở R không làm thay đổi tần số này - nó chỉ kiểm soát mức độ tắt dần của bất kỳ dao động nào.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Đối với một lần thử, hãy tính f₀ = 1 /(2π√(LC)) sử dụng L = 1 H, C = 0.01 F (tương tự cho mọi lần thử, vì nó không phụ thuộc vào R), sau đó ζ = R/(2√(L/C)). So sánh cả hai với bảng.
• R = 20 Ω mặc định của mạch này cung cấp chính xác ζ = 1 (giảm chấn nghiêm trọng) - nhấn Phát ở giá trị đó và xem điện áp tụ tiếp cận 10 V nhanh nhất có thể mà không bị vọt lố. Thay vào đó, hãy giải thích những gì bạn mong đợi sẽ thấy tại R = 10 Ω (ζ = 0.5 , underdamped).

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Các hệ thống giảm chấn tới hạn (ζ = 1) được đánh giá cao trong kỹ thuật - ví dụ như bộ giảm xóc ô tô - vì chúng trở về trạng thái cân bằng nhanh nhất mà không bị vọt lố hoặc nảy lên. Giải thích tại sao bộ giảm xóc không được giảm chấn (ζ < 1) lại gây ra cảm giác lái không thoải mái và nảy.
• Tần số cộng hưởng f₀ = 1/(2π√(LC)) chỉ phụ thuộc vào L và C, hoàn toàn không phụ thuộc vào R - R chỉ điều khiển độ giảm chấn. Giải thích tại sao mạch điều chỉnh vô tuyến RLC sử dụng L và C (không phải R) để chọn tần số của đài mà nó đáp ứng.

• 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. Chào mừng đến RLC nối tiếp
2. Nhấn Phát
3. Chọn tụ điện
4. Quan sát quá độ
5. Mở Trình kiểm tra
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Nạp Điện Tụ Điện & Hằng Số Thời Gian