الدوائر
دائرة RL
يرتفع تيار المحث نحو E/R (τ = L/R)
دائرة RL — محاكاة الدوائر تفاعلية. يرتفع تيار المحث نحو E/R (τ = L/R) مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
صعود تيار RL
تيار الملف الحثّي ينمو نحو ε/R بثابت زمن τ = L/R.
يعارض المحث تغيرات التيار بقوته الدافعة الخلفية. بعد زمن طويل يستقر التيار عند ε/R.
- τ = L/R
- I(t) → ε/R
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
محث ومقاومة موصولان ببطارية 10 V. هل يقفز التيار فورًا إلى قيمته النهائية، أم يتصاعد تدريجيًا كجهد مكثف يشحن؟
توقعات للموازنة
- يتصاعد التيار تدريجيًا، بالاقتراب الأُسّي نفسه كجهد دائرة RC.
- يقفز التيار فورًا إلى E/R.
- يتذبذب التيار قبل الاستقرار.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الزمن t (s)
ما تقيسه:
- ثابت الزمن τ (s)
- تيار المحث I (A)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق دائرة RL واضغط إعادة الضبط. R = 10 Ω و L = 1 H، معطيًا ثابت زمن τ = L/R = 0.1 s؛ تزود البطارية 10 V.
- فعّل قراءة تيار المحث.
- اضغط تشغيل وسجل تيار المحث عند كل زمن مدرج.
المعادلة الحاكمة
ثابت الزمن RL — τ = L/R
يحدد ثابت الزمن τ = L/R مقياس زمن الارتفاع (أو الاضمحلال) الأسي لتيار دائرة RL. حث أكبر أو مقاومة أصغر تعني τ أطول — يقاوم الملف الحثي تغيرات التيار بقوة أكبر.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) باستخدام E = 10 V و R = 10 Ω و τ = 0.1 s. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا يتبع تصاعد تيار المحث (دائرة RL) الشكلَ الرياضي نفسه الذي يتبعه تصاعد جهد المكثف (دائرة RC)، رغم أن المكونين يخزنان الطاقة تخزينًا مختلفًا تمامًا.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- سلوك الملف الحثي المميز هو معارضة أي تغير في التيار (لا معارضة التيار نفسه، كما تفعل المقاومة). اشرح لماذا، عند t = 0 تمامًا، يجب أن يبدأ التيار عند 0 A بالضبط رغم أن البطارية موصولة كليًا.
- عند قطع دائرة محث يمر بها تيار فجأة (فتح مفتاح)، يحاول المحث الحفاظ على تياره، فينشأ جهد عالٍ كبير (هكذا تعمل محثات إشعال شمعات الاحتراق). اشرح لماذا قطع مسار تيار المحث أدراماتيكيًا من قطع مسار مقاومة.
- 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
- أهلًا بك في دائرة RL
- اضغط تشغيل
- حدد المحث
- التيار يتصاعد
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.