Kredse

RL-kreds

Strømmen i spolen stiger mod E/R (τ = L/R)

RL-kreds — interaktiv Kredse-simulation. Strømmen i spolen stiger mod E/R (τ = L/R) Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Strømstigning i RL

Spolens strøm vokser mod ε/R med tidskonstanten τ = L/R.

Spolen modarbejder ændringer i strømmen via sin mod-EMF. Efter lang tid indstiller strømmen sig ved ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

En spole og en modstand tilsluttes et 10 V-batteri. Springer strømmen øjeblikkeligt til sin slutværdi, eller stiger den gradvist som en opladende kondensators spænding?

Forudsigelser at afveje

• Strømmen stiger gradvist efter samme slags eksponentielle tilnærmelse som spændingen i en RC-kreds.
• Strømmen springer øjeblikkeligt til E/R.
• Strømmen svinger, før den falder til ro.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Tid t (s)

Det, du måler:

• Tidskonstant τ (s)
• Spolestrøm I (A)

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen rl-circuit, og tryk på Nulstil. R = 10 Ω, L = 1 H, hvilket giver tidskonstanten τ = L/R = 0.1 s; batteriet leverer 10 V.
2. Slå strømaflæsningen på spolen til.
3. Tryk på Afspil, og notér spolens strøm ved hvert anført tidspunkt.

Styrende ligning

RL-tidskonstant — τ = L/R

Tidskonstanten τ = L/R sætter tidsskalaen for en RL-kreds' eksponentielle strømstigning (eller -aftagen). Større induktans eller mindre modstand betyder længere τ — spolen modsætter sig strømændringer stærkere.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for ét forsøg I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) med E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Sammenlign med tabellen.
• Forklar, hvorfor en spoles strømstigning (RL-kreds) følger samme matematiske form som en kondensators spændingsstigning (RC-kreds), selvom de to komponenter lagrer energi på helt forskellige måder.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• En spoles definerende adfærd er at modarbejde enhver ÆNDRING i strømmen (ikke at modarbejde selve strømmen, som en modstand gør). Forklar, hvorfor strømmen præcis ved t = 0 skal starte på 0 A, selvom batteriet er fuldt tilsluttet.
• Når en strømføende spoles kreds pludselig brydes (afbryderen åbnes), forsøger spolen at opretholde sin strøm, hvilket kan skabe en stor spændingsspids (sådan virker tændspoler i forbrændingsmotorer). Forklar, hvorfor det at afbryde en spoles strømvej er mere dramatisk end at afbryde en modstands.

• 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. Velkommen til RL-kreds
2. Tryk på Afspil
3. Vælg spolen
4. Strømmen stiger
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Kondensatoropladning og tidskonstanter