Κυκλώματα

Κύκλωμα RL

Η ένταση του πηνίου ανεβαίνει προς E/R (τ = L/R)

Κύκλωμα RL — διαδραστική προσομοίωση Κυκλώματα. Η ένταση του πηνίου ανεβαίνει προς E/R (τ = L/R) Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοδος έντασης RL

Η ένταση του πηνίου μεγαλώνει προς ε/R με σταθερά χρόνου τ = L/R.

Το πηνίο αντιτίθεται στις μεταβολές της έντασης μέσω της αντίστροφης EMF του. Μετά από μεγάλο χρόνο η ένταση εγκαθίσταται στο ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Πηνίο και αντιστάτης συνδέονται σε μπαταρία 10 V. Η ένταση πηδά ακαριαία στην τελική της τιμή, ή ανεβαίνει σταδιακά όπως η τάση φορτιζόμενου πυκνωτή;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Η ένταση ανεβαίνει σταδιακά, ακολουθώντας το ίδιο είδος εκθετικής προσέγγισης με την τάση κυκλώματος RC.
• Η ένταση πηδά ακαριαία στο E/R.
• Η ένταση ταλαντώνεται πριν εγκατασταθεί.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Χρόνος t (s)

Τι μετράς:

• Σταθερά χρόνου τ (s)
• Ένταση πηνίου I (A)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή rl-circuit και πάτησε Επαναφορά. R = 10 Ω, L = 1 H, δίνοντας σταθερά χρόνου τ = L/R = 0.1 s· η μπαταρία παρέχει 10 V.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη έντασης πηνίου.
3. Πάτησε Αναπαραγωγή και κατέγραψε την ένταση του πηνίου σε κάθε αναφερόμενο χρόνο.

Κυρίαρχη εξίσωση

Σταθερά χρόνου RL — τ = L/R

Η σταθερά χρόνου τ = L/R ορίζει την κλίμακα χρόνου της εκθετικής ανόδου έντασης (ή διάσπασης) κυκλώματος RL. Μεγαλύτερη επαγωγή ή μικρότερη αντίσταση σημαίνει μεγαλύτερο τ — το πηνίο αντιστέκεται ισχυρότερα στις μεταβολές έντασης.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) χρησιμοποιώντας E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Εξήγησε γιατί η σταδιακή άνοδος έντασης πηνίου (κύκλωμα RL) ακολουθεί το ίδιο μαθηματικό σχήμα με τη σταδιακή άνοδο τάσης πυκνωτή (κύκλωμα RC), παρότι τα δύο στοιχεία αποθηκεύουν ενέργεια εντελώς διαφορετικά.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Η καθοριστική συμπεριφορά πηνίου είναι η αντίθεση σε οποιαδήποτε ΜΕΤΑΒΟΛΗ έντασης (όχι αντίθεση στην ίδια την ένταση, όπως κάνει ένας αντιστάτης). Εξήγησε γιατί, ακριβώς στο t = 0, η ένταση πρέπει να ξεκινήσει ακριβώς από 0 A παρότι η μπαταρία είναι πλήρως συνδεδεμένη.
• Όταν το κύκλωμα πηνίου που μεταφέρει ένταση σπάει αιφνίδια (άνοιγμα διακόπτη), το πηνίο προσπαθεί να διατηρήσει την έντασή του, που μπορεί να δημιουργήσει μεγάλη κορύφωση τάσης (έτσι λειτουργούν τα πηνίο ανάφλεξης μπουζί). Εξήγησε γιατί η διακοπή της διαδρομής έντασης πηνίου είναι πιο δραματική από τη διακοπή διαδρομής αντιστάτη.

• 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. Καλώς όρισες στο Κύκλωμα RL
2. Πάτησε Αναπαραγωγή
3. Επίλεξε το πηνίο
4. Η ένταση ανεβαίνει
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Φόρτιση πυκνωτή και σταθερές χρόνου