RL-kreds: En spole modsætter sig pludselige strømændringer

1 · Forudsig

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?

• 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.

2 · Opsætning

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.

3 · Saml data

Afbild spolestrøm I (y-aksen) mod tid t (x-aksen) for dine tre aflæsninger. Bliver kurven fladere, efterhånden som den nærmer sig 1 A?

4 · Analysér

1. 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.
2. 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.

5 · Udvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark