RC 电路
通过电阻给电容充放电,改变 R、C 和电源电压,从指数曲线读出时间常数。
工程 · 电路与电子
11–12 年级 · 大学及以上12年级物理:静电势与电容
启动模拟器:RC 电路
RLC 共振
用交流电源驱动 RLC 串联电路,扫描频率,查看电流幅值、相位和共振的尖锐程度。
工程 · 电路与电子
11–12 年级 · 大学及以上12年级物理:交流电(共振)
启动模拟器:RLC 共振
电磁感应
把条形磁铁推过线圈,改变速度、匝数和磁铁强度,把变化的磁通量与感应电压联系起来。
物理 · 电与磁
11–12 年级12年级物理:电磁感应
启动模拟器:电磁感应
傅里叶合成
叠加正弦谐波来构造方波、锯齿波和三角波,查看频谱,并观察跳变处的吉布斯过冲。
数学 · 微积分
大学及以上傅里叶级数:大学数学与工程
启动模拟器:傅里叶合成
磁场
放置载流导线和线圈,观察它们产生的磁感线、强度和方向,以及平行导线之间的力。
物理 · 电与磁
6–8 年级 · 9–10 年级 · 11–12 年级7年级科学:电流及其效应(电磁铁);10年级科学:电流的磁效应;12年级物理:运动电荷与磁
启动模拟器:磁场
逻辑门
在数字电路上切换输入,从单个逻辑门到半加器、全加器和 SR 锁存器,追踪信号传播并生成真值表。
计算机科学 · 算法
11–12 年级 · 大学及以上11年级计算机科学:计算机系统(布尔逻辑)
启动模拟器:逻辑门
太阳能板几何
改变纬度、日期、时间、面板倾角和朝向,观察太阳轨迹、阳光照射面板的角度以及每日发电量。
工程 · 能源系统
6–8 年级 · 11–12 年级6年级社会科学:地球的运动与四季;11年级地理:太阳辐射、热平衡与温度
启动模拟器:太阳能板几何
风力涡轮机
改变风速、风轮尺寸、空气密度和控制方式,用立方定律、贝茨极限和叶尖速比探索风机功率。
工程 · 能源系统
9–10 年级 · 大学及以上基于9年级科学:功和能(动能)
启动模拟器:风力涡轮机
电池储能
为离网太阳能电池系统确定规模,设置负载和发电曲线,逐小时跟踪荷电状态、未满足的需求和弃电量。
工程 · 能源系统
11–12 年级 · 大学及以上基于12年级化学:电化学(电池)
启动模拟器:电池储能
电网频率
让一座发电站跳闸或增加负载,观察电网频率如何下降,又如何通过惯性、调速器下垂和自动控制恢复。
工程 · 能源系统
大学及以上大学电力系统
启动模拟器:电网频率
建筑隔热
为一栋两层住宅选择隔热层、窗户玻璃和气密性,比较 U 值、墙体内部温度和热损失。
工程 · 能源系统
6–8 年级 · 11–12 年级 · 大学及以上7年级科学:热(导体和绝缘体);11年级物理:物质的热学性质(传导)
启动模拟器:建筑隔热
PID 控制
在质量–弹簧–阻尼系统上调节 P、I、D 增益,加入扰动和执行器限制,观察超调、调节时间和稳态误差。
工程 · 控制系统
大学及以上大学控制工程
启动模拟器:PID 控制
机械臂
为两连杆机械臂设定关节角度或拖动目标,探索正向和逆向运动学、肘上和肘下姿态以及可达范围。
工程 · 控制系统
11–12 年级 · 大学及以上基于11年级数学:三角函数
启动模拟器:机械臂
齿轮系
改变简单和复合齿轮系的齿数,通过齿轮啮合动画查看转向、速比和理想输出扭矩。
工程 · 结构与机构
6–8 年级 · 大学及以上基于6–8年级数学:比和比例
启动模拟器:齿轮系
梁的挠度
给简支梁或悬臂梁加载,改变跨度、材料和截面,查看挠度、弯矩、剪力和应力。
工程 · 结构与机构
大学及以上大学结构工程
启动模拟器:梁的挠度
桁架受力
给普拉特、豪氏、华伦和 A 字形桁架加载,改变跨度、高度和载荷,用节点法查看每根杆件的拉力和压力。
工程 · 结构与机构
11–12 年级 · 大学及以上基于11年级物理:运动定律(力的平衡)
启动模拟器:桁架受力
隔振
把机器安装在振动地面上的弹簧和阻尼器上,改变质量、刚度、阻尼和频率,比较传递率。
工程 · 结构与机构
11–12 年级 · 大学及以上11年级物理:振动(受迫振动、共振)
启动模拟器:隔振
数字采样
改变信号频率和采样率,观察混叠,比较重建结果,看看量化位数如何限制精度。
工程 · 信号与数据
大学及以上大学信号与系统
启动模拟器:数字采样
音频滤波
应用低通、高通、带通和陷波滤波器,查看以分贝表示的频率响应,并听听它们对嗡嗡声、单音和嘶嘶声的作用。
工程 · 信号与数据
大学及以上大学信号与系统
启动模拟器:音频滤波
图像卷积
编辑一个 3 × 3 卷积核,逐像素执行卷积,看模糊、锐化和边缘检测如何改变一张小测试图像。
工程 · 信号与数据
大学及以上大学图像处理
启动模拟器:图像卷积
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