Obvod RL: cívka odolává náhlým změnám proudu

1 · Predikuj

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

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

2 · Sestavení

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.

3 · Sbírej data

Vynes proud cívkou I (osa y) proti času t (osa x) pro své tři odečty. Zplošťuje se křivka, jak se blíží k 1 A?

4 · Analyzuj

1. 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.
2. 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.

5 · Rozšiř

1. 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.
2. 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.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky