Κύκλωμα RL: Ένα πηνίο αντιστέκεται στις αιφνίδιες μεταβολές έντασης

1 · Πρόβλεψε

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

• 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.

2 · Διάταξη

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.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε την ένταση πηνίου I (άξονας y) έναντι του χρόνου t (άξονας x) για τις τρεις αναγνώσεις σου. Ισοπεδώνεται η καμπύλη καθώς πλησιάζει το 1 A;

4 · Ανάλυση

1. 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.
2. 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.

5 · Επέκταση

1. 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.
2. 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.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής