Circuit RL: un inductor s'oposa als canvis sobtats de corrent

1 · Prediu

Un inductor i una resistència es connecten a una bateria de 10 V. Salta el corrent instantàniament al valor final, o puja en rampa gradualment com la tensió d'un condensador carregant-se?

2 · Configura

  1. Obre el predefinit «Circuit RL» i prem Restableix. R = 10 Ω, L = 1 H, cosa que dóna una constant de temps τ = L/R = 0.1 s; la bateria subministra 10 V.
  2. Activa la lectura de corrent de l'inductor.
  3. Prem Reprodueix i enregistra el corrent de l'inductor a cada temps llistat.

3 · Recull dades

Temps t (s)Constant de temps τ (s)Corrent de l'inductor I (A)
0.10
0.20
0.50

Representa el corrent de l'inductor I (eix y) contra el temps t (eix x) per a les tres lectures. La corba s'aplana en acostar-se a 1 A?

4 · Analitza

  1. Per a una prova, calcula I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) amb E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Compara-ho amb la taula.
  2. Explica per què la pujada en rampa del corrent d'un inductor (circuit RL) segueix la mateixa forma matemàtica que la pujada en rampa de la tensió d'un condensador (circuit RC), tot i que els dos components emmagatzemen energia de manera completament diferent.

5 · Amplia

  1. El comportament definitori d'un inductor és oposar-se a qualsevol CANVI de corrent (no oposar-se al corrent mateix, com fa una resistència). Explica per què, just a t = 0, el corrent ha de començar exactament a 0 A tot i que la bateria és plenament connectada.
  2. Quan el circuit d'un inductor amb corrent es trenca de cop (interruptor obert), l'inductor intenta mantenir el seu corrent, cosa que pot crear un pic de tensió gran (així funcionen les bobines d'encesa de les bugies). Explica per què interrompre el camí de corrent d'un inductor és més dramàtic que interrompre el d'una resistència.

La física al darrere d'aquest experiment

Constant de temps RL

La constant de temps τ = L/R fixa l'escala temporal de la pujada (o caiguda) exponencial del corrent d'un circuit RL. Més inductància o menys resistència significa τ més llarga: l'inductor s'oposa amb més força als canvis de corrent.

← Torna a l'experiment

Circuits

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles