電路
串聯 RLC
R、L、C 串聯——電容穩定到電源電壓
串聯 RLC——互動式電路模擬。R、L、C 串聯——電容穩定到電源電壓 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
串聯 RLC 暫態
R、L、C 串聯產生趨向穩態的阻尼暫態。
能量在電容與電感之間交換，電阻則耗散能量。
- 共振角頻率 ω₀ = 1/√(LC)
- 來自R的阻尼
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
串聯 RLC 電路由電阻器、電感器和電容器組成。電阻器的值決定電路接近其最終狀態是否振盪（欠阻尼）或不振盪（過阻尼）。電阻越大，振盪的可能性越大還是越小？
預測權重
- 電阻越大，振蕩的可能性就越大。
- 電阻不會影響電路是否振盪，只會影響其穩定的速度。
- 更大的電阻會抑制振盪——更大的電阻意味著每個週期消耗更多的能量，從而抑制任何振鈴。
可變角色
您設定的內容：
- 電阻R (Ω)
您測量的內容：
- 諧振頻率f₀ (Hz)
- 阻尼比 ζ
調查如何進行
- 開啟 rlc-series 預設並按下 Reset。 L=1H、C=0.01F固定；電池供電 10 V。
- 啟用電容器電壓與電感器電流讀數。
- 設定每次試驗的電阻值並計算阻尼比 ze = R / (2√(L/C))。
控制方程
RLC 諧振頻率 — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))
串聯 RLC 電路的自然振盪頻率為 f₀ = 1/(2π√(LC))，完全由電感和電容設定。電阻 R 不會改變該頻率－它僅控制任何振盪的阻尼程度。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一次試驗，使用 L = 1 H、C = 0.01 F（每次試驗相同，因為它不依賴 R）計算 f₀ = 1/(2π√(LC))，然後 ze = R/(2√(L/C))。將兩者與表格進行比較。
- 此電路的預設 R = 20 Ω 恰好給出 ze = 1（臨界阻尼） — 按該值上的「播放」，觀察電容器電壓盡可能快地接近 10 V，而不會出現過衝。解釋一下在 R = 10 Ω（z = 0.5，欠阻尼）時您期望看到的情況。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 臨界阻尼系統 (z = 1) 在工程領域備受推崇，例如汽車避震器，因為它們能最快恢復平衡，而不會出現任何超調或彈跳。解釋為什麼欠阻尼減震器 (z < 1) 會導致乘坐不舒適、有彈性。
- 諧振頻率 f₀ = 1/(2π√(LC)) 只取決於 L 和 C，完全不取決於 R — R 僅控制阻尼。解釋為什麼 RLC 無線電調諧電路使用 L 和 C（而不是 R）來選擇它所回應的電台頻率。
- 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
- 歡迎來到串聯 RLC
- 按播放
- 選擇電容
- 觀察暫態
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。