RL-piiri: kela vastustaa äkillisiä virranmuutoksia

1 · Ennusta

Kela ja vastus on kytketty 10 V paristoon. Hyppääkö virta välittömästi loppuarvoonsa, vai nouseeko se asteittain kuin latautuvan kondensaattorin jännite?

• Virta nousee asteittain, samaa eksponentiaalista lähestymistapaa kuin RC-piirin jännite.
• Virta hyppää välittömästi arvoon E/R.
• Virta värähtelee ennen asettumistaan.

2 · Kokoa

1. Avaa RL-piiri-esiasetus ja paina Nollaa. R = 10 Ω, L = 1 H, antaen aikavakion τ = L/R = 0.1 s; paristo toimittaa 10 V.
2. Ota käyttöön kelan virran lukema.
3. Paina Toista ja kirjaa kelan virta jokaisena listattuna ajankohtana.

3 · Kerää data

Kuvaa kelan virta I (y-akseli) aikaa t vasten (x-akseli) kolmelle lukemallesi. Tasoittuuko käyrä lähestyessään arvoa 1 A?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) arvoilla E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi kelan virran nousu (RL-piiri) noudattaa samaa matemaattista muotoa kuin kondensaattorin jännitteen nousu (RC-piiri), vaikka kaksi komponenttia varastoivat energiaa täysin eri tavalla.

5 · Laajenna

1. Kelaa määrittävä käyttäytyminen on MUUTOKSEN vastustaminen (ei virran itsensä vastustaminen, kuten vastus tekee). Selitä, miksi juuri kohdassa t = 0 virran on aloitettava täsmälleen arvosta 0 A, vaikka paristo olisi täysin kytketty.
2. Kun virtaa kantavan kelan piiri katkaistaan äkillisesti (kytkin avataan), kela yrittää ylläpitää virtaansa, mikä voi luoda suuren jännitepiikin (näin sytytyspuolan kipinäkärjet toimivat). Selitä, miksi kelan virtareitin katkaiseminen on dramaattisempaa kuin vastuksen.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia