Circuito RL: un inductor resiste cambios repentinos de corriente
1 · Predecir
Un inductor y una resistencia están conectados a una batería 10 V. ¿La corriente salta instantáneamente a su valor final o aumenta gradualmente como el voltaje de un condensador de carga?
- La corriente aumenta gradualmente, siguiendo el mismo tipo de enfoque exponencial que el voltaje de un circuito RC.
- La corriente salta instantáneamente a E/R.
- La corriente oscila antes de estabilizarse.
2 · Configurar
- Abra el preajuste del circuito rl y presione Restablecer. R = 10 Ω, L = 1 H, dando una constante de tiempo τ = L/R = 0.1 s; la batería suministra 10 V.
- Habilite la lectura de corriente del inductor.
- Presione Reproducir y registre la corriente del inductor en cada momento indicado.
3 · Recopilar Datos
| Tiempo t (s) | Constante de tiempo τ (s) | Corriente del inductor I (A) |
|---|---|---|
| 0.10 | ||
| 0.20 | ||
| 0.50 |
Trace la corriente del inductor I (eje y) contra el tiempo t (eje x) para sus tres lecturas. ¿Se aplana la curva a medida que se acerca a 1 A?
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) usando E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Compare con la tabla.
- Explique por qué el aumento de corriente de un inductor (circuito RL) sigue la misma forma matemática que el aumento de voltaje de un capacitor (circuito RC), aunque los dos componentes almacenan energía de manera completamente diferente.
5 · Ampliar
- El comportamiento definitorio de un inductor es oponerse a cualquier CAMBIO en la corriente (no oponerse a la corriente en sí, como lo hace una resistencia). Explique por qué, justo en t = 0, la corriente debe comenzar exactamente en 0 A aunque la batería esté completamente conectada.
- Cuando el circuito de un inductor que transporta corriente se interrumpe repentinamente (se abre el interruptor), el inductor intenta mantener su corriente, lo que puede crear un gran pico de voltaje (así es como funcionan las bobinas de encendido de las bujías). Explique por qué interrumpir la trayectoria de la corriente de un inductor es más dramático que interrumpir la de una resistencia.
La física detrás de este experimento
Constante de tiempo RL
La constante de tiempo τ = L/R establece la escala de tiempo del aumento (o disminución) exponencial de la corriente de un circuito RL. Una inductancia mayor o una resistencia menor significa una τ más larga: el inductor resiste con más fuerza los cambios en la corriente.