مدار RL: سلف در برابر تغییر ناگهانی جریان می‌ایستد

1 · پیش‌بینی

سلف و مقاومت به باتری 10 V وصل‌اند. جریان بی‌درنگ به مقدار نهایی می‌جهد یا مثل ولتاژ خازنِ شارژشونده به‌تدریج رشد می‌کند؟

• جریان به‌تدریج رشد می‌کند، با همان رویکرد نمایی ولتاژ مدار RC.
• جریان بی‌درنگ به E/R می‌جهد.
• جریان پیش از آرام‌گرفتن نوسان می‌کند.

2 · آماده‌سازی

1. پیش‌تنظیم rl-circuit را باز کنید و Reset را بفشارید. R = 10 Ω و L = 1 H که ثابت زمانی τ = L/R = 0.1 s می‌دهد؛ باتری 10 V می‌دهد.
2. قرائت جریان سلف را فعال کنید.
3. Play بفشارید و جریان سلف را در هر زمان فهرست‌شده ثبت کنید.

3 · گردآوری داده

برای سه قرائت، جریان سلف I (محور y) را بر حسب زمان t (محور x) رسم کنید. آیا منحنی با نزدیک‌شدن به 1000 mA (1 A) صاف می‌شود؟

4 · تحلیل

1. برای یک آزمایش، I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) را با E = 10 V و R = 10 Ω و τ = 0.1 s حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
2. توضیح دهید چرا رشد جریان سلف (مدار RL) همان شکل ریاضی رشد ولتاژ خازن (مدار RC) را دارد، با آنکه دو جزء انرژی را کاملاً متفاوت ذخیره می‌کنند.

5 · گسترش

1. رفتار تعیین‌کنندهٔ القاگر، مخالفت با هر تغییر جریان است (نه مخالفت با خود جریان، آن‌گونه که مقاومت می‌کند). توضیح دهید چرا درست در t = 0 جریان باید دقیقاً از 0 A آغاز شود، حتی وقتی باتری کاملاً وصل است.
2. وقتی مدار سلفِ حامل جریان ناگهان قطع شود (کلید باز شود)، سلف می‌خواهد جریانش را نگه دارد و می‌تواند جهش ولتاژ بزرگی بسازد (شمع جرقه‌ای همین‌طور کار می‌کند). توضیح دهید چرا قطع‌کردن مسیر جریان سلف دراماتیک‌تر از مقاومت است.

فیزیک پشت این آزمایش

← بازگشت به آزمایش

138 برگهٔ کار چاپی فیزیک رایگان