Schaltkreise
RL-Schaltkreis
Spulenstrom steigt auf E/R (τ = L/R)
RL-Schaltkreis — interaktive Schaltkreise-Simulation. Spulenstrom steigt auf E/R (τ = L/R) Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
RL-Stromanstieg
Der Spulenstrom wächst gegen ε/R mit Zeitkonstante τ = L/R.
Die Spule wirkt durch ihre Gegen-EMK Stromänderungen entgegen. Nach langer Zeit stabilisiert sich der Strom bei ε/R.
- τ = L/R
- I(t) → ε/R
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Eine Induktivität und ein Widerstand sind an eine 10 V-Batterie angeschlossen. Springt der Strom sofort auf seinen Endwert oder steigt er allmählich an, wie die Spannung eines Ladekondensators?
Vorhersagen zum Abwägen
- Der Strom steigt allmählich an und folgt dem gleichen exponentiellen Ansatz wie die Spannung einer RC-Schaltung.
- Der Strom springt sofort auf E/R.
- Der Strom schwankt, bevor er sich einpendelt.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Zeit t (s)
Was Sie messen:
- Zeitkonstante τ (s)
- Induktorstrom I (A)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die RL-Schaltkreis-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. R = 10 Ω, L = 1 H, was eine Zeitkonstante τ = L/R = 0.1 s ergibt; die Batterie liefert 10 V.
- Aktivieren Sie die Anzeige des Induktorstroms.
- Drücken Sie „Play“ und zeichnen Sie den Strom des Induktors zu jedem aufgelisteten Zeitpunkt auf.
Maßgebende Gleichung
RL-Zeitkonstante — τ = L/R
Die Zeitkonstante τ = L/R legt die Zeitskala für den exponentiellen Stromanstieg (oder Abfall) einer RL-Schaltung fest. Eine größere Induktivität oder ein kleinerer Widerstand bedeuten ein längeres τ – die Induktivität widersteht Stromänderungen stärker.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) unter Verwendung von E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum der Stromanstieg einer Induktivität (RL-Schaltung) der gleichen mathematischen Form folgt wie der Spannungsanstieg eines Kondensators (RC-Schaltung), obwohl die beiden Komponenten Energie völlig unterschiedlich speichern.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Das charakteristische Verhalten eines Induktors besteht darin, sich jeder Stromänderung zu widersetzen (und nicht dem Strom selbst entgegenzuwirken, wie dies bei einem Widerstand der Fall ist). Erklären Sie, warum genau bei t = 0 der Strom bei genau 0 A beginnen muss, obwohl die Batterie vollständig angeschlossen ist.
- Wenn der Stromkreis eines stromführenden Induktors plötzlich unterbrochen wird (Schalter geöffnet), versucht der Induktor, seinen Strom aufrechtzuerhalten, was zu einer großen Spannungsspitze führen kann (so funktionieren Zündspulen für Zündkerzen). Erklären Sie, warum die Unterbrechung des Strompfads einer Induktivität dramatischer ist als die Unterbrechung des Strompfads eines Widerstands.
- 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
- Willkommen bei der RL-Schaltung
- Abspielen drücken
- Spule auswählen
- Strom steigt an
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.
Kondensatorladung & Zeitkonstanten