Вериги

RL верига

Токът през бобината нараства към E/R (τ = L/R)

RL верига — интерактивна симулация Вериги. Токът през бобината нараства към E/R (τ = L/R) Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Нарастване на тока в RL

Токът през бобината нараства към ε/R с времева константа τ = L/R.

Бобината се противопоставя на промените в тока чрез своята обратна EMF (ЕДН). След дълго време токът се установява на ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Бобина и резистор са свързани към батерия 10 V. Скача ли токът мигновено на крайната си стойност, или се изкачва постепенно като напрежението на зареждащ кондензатор?

Предсказвания за преценка

• Токът се изкачва постепенно, следвайки същия вид експоненциално приближаване като напрежението на RC верига.
• Токът скача мигновено на E/R.
• Токът осцилира, преди да се установи.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Време t (s)

Какво измерваш:

• Времева константа τ (s)
• Ток през бобината I (A)

Как протича изследването

1. Отвори настройката RL верига и натисни Нулирай. R = 10 Ω, L = 1 H, давайки времева константа τ = L/R = 0.1 s; батерията доставя 10 V.
2. Включи показанието за ток през бобината.
3. Натисни Пусни и запиши тока на бобината на всяко изброено време.

Управляващо уравнение

RL времева константа — τ = L/R

Времевата константа τ = L/R задава времевия мащаб на експоненциалното покачване (или затихване) на тока в RL верига. По-голяма индуктивност или по-малко съпротивление означава по-дълго τ — бобината по-силно се съпротивлява на промени в тока.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) с E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Сравни с таблицата.
• Обясни защо изкачването на тока през бобина (RL верига) следва същата математическа форма като изкачването на напрежението на кондензатор (RC верига), макар двата компонента да съхраняват енергия по коренно различен начин.

Къде това се появява извън лабораторията

• Определящото поведение на бобината е да се противопоставя на всяка ПРОМЯНА на тока (не на самия ток, както резисторът). Обясни защо, точно при t = 0, токът трябва да тръгне от точно 0 A, макар батерията да е напълно включена.
• Когато веригата на бобина с ток внезапно се прекъсне (ключът се отвори), бобината се опитва да поддържа тока си, което може да създаде голям скок на напрежение (така работят запалителните бобини). Обясни защо прекъсването на пътя на тока през бобина е по-драматично от прекъсването на резистор.

• 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. Добре дошъл при RL веригата
2. Натисни Пусни
3. Избери бобината
4. Токът се изкачва
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Зареждане на кондензатор и времеви константи