Obvody

RL obvod

Proud cívkou stoupá k E/R (τ = L/R)

RL obvod — interaktivní simulace Obvody. Proud cívkou stoupá k E/R (τ = L/R) Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.

Nárůst proudu RL

Proud cívkou roste k ε/R s časovou konstantou τ = L/R.

Cívka brání změnám proudu svým zpětným EMF. Po dlouhé době se proud ustálí na ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Souhrn zkoumání

Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř

Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.

Hlavní otázka

Cívka a rezistor jsou připojeny k baterii 10 V. Skočí proud okamžitě na konečnou hodnotu, nebo stoupá postupně jako napětí nabíjejícího kondenzátoru?

Predikce k zvážení

• Proud stoupá postupně, s tím samým druhem exponenciálního přiblížení jako napětí obvodu RC.
• Proud skočí okamžitě na E/R.
• Proud osciluje před usazením.

Role proměnných

Co nastavuješ:

• Čas t (s)

Co měříš:

• Časová konstanta τ (s)
• Proud cívkou I (A)

Jak zkoumání probíhá

1. Otevři předvolbu rl-circuit a stiskni Resetovat. R = 10 Ω, L = 1 H, časová konstanta τ = L/R = 0.1 s; baterie dodává 10 V.
2. Zapni odečet proudu cívkou.
3. Stiskni Spustit a zapiš proud cívkou v každém uvedeném čase.

Řídící rovnice

Časová konstanta RL — τ = L/R

Časová konstanta τ = L/R určuje časovou škálu exponenciálního nárůstu (nebo poklesu) proudu obvodu RL. Větší indukčnost nebo menší odpor znamená delší τ — cívka silněji odolává změnám proudu.

Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat

• Pro jeden pokus spočti I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) s E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Porovnej s tabulkou.
• Vysvětli, proč nárůst proudu cívkou (obvod RL) sleduje tentýž matematický tvar jako nárůst napětí kondenzátoru (obvod RC), i když dvě součástky ukládají energii úplně jinak.

Kde se to objevuje mimo laboratoř

• Definiční chování cívek je odporovat jakékoli ZMĚNĚ proudu (ne odporovat proudu samotnému, jako rezistor). Vysvětli, proč přesně při t = 0 musí proud začít přesně na 0 A, i když je baterie plně připojena.
• Když se obvod cívky nesoucí proud náhle přeruší (vypínač otevře), cívka se snaží udržet svůj proud, což může vytvořit velký napěťový špičku (tak fungují zapalovací cívky zápalových svíček). Vysvětli, proč přerušení proudové cesty cívky je dramatictější než přerušení rezistoru.

• 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. Vítej v Obvodu RL
2. Stiskni Spustit
3. Vyber cívku
4. Proud stoupá
5. Otevři panel Vlastnosti
6. Povedlo se!

Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.

Otevřít interaktivní laboratoř →

Stáhnout pracovní list →

Nabíjení kondenzátoru a časové konstanty