Strujni krugovi

RL krug

Struja zavojnice raste prema E/R (τ = L/R)

RL krug — interaktivna simulacija: Strujni krugovi. Struja zavojnice raste prema E/R (τ = L/R) Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Uspon RL struje

Struja zavojnice raste prema ε/R s vremenskom konstantom τ = L/R.

Zavojnica se suprotstavlja promjenama struje svojim protu-EMF. Poslije dugo vremena struja se smiruje na ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Zavojnica i otpornik spojeni su na bateriju od 10 V. Skoči li struja trenutačno na konačnu vrijednost ili se penje postupno poput napona punjenog kondenzatora?

Predviđanja za odvagnuti

• Struja se penje postupno, slijedeći istu vrstu eksponencijalnog prilaza kao napon RC kruga.
• Struja skače trenutačno na E/R.
• Struja oscilira prije smirivanja.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Vrijeme t (s)

Što mjeriš:

• Vremenska konstanta τ (s)
• Struja zavojnice I (A)

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav rl-circuit i pritisni Resetiraj. R = 10 Ω, L = 1 H, dajući vremensku konstantu τ = L/R = 0.1 s; baterija daje 10 V.
2. Omogući očitanje struje zavojnice.
3. Pritisni Pokreni i zabilježi struju zavojnice pri svakom navedenom vremenu.

Odgovarajuća jednadžba

RL vremenska konstanta — τ = L/R

Vremenska konstanta τ = L/R određuje vremensku skalu eksponencijalnog uspona (ili pada) struje RL kruga. Veća induktivitet ili manji otpor znači dulje τ — zavojnica se jače opire promjenama struje.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) koristeći E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Usporedi s tablicom.
• Objasni zašto uspon struje zavojnice (RL krug) slijedi isti matematički oblik kao uspon napona kondenzatora (RC krug), iako dvije komponente potpuno različito pohranjuju energiju.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Definirajuće ponašanje zavojnice je opiranje svakoj PROMJENI struje (ne opiranje samoj struji, kao otpornik). Objasni zašto, upravo pri t = 0, struja mora početi točno na 0 A iako je baterija potpuno spojena.
• Kad se krug zavojnice pod strujom naglo prekine (prekidač otvori), zavojnica pokušava održati svoju struju, što može stvoriti veliki šiljak napona (tako rade zavojnice paljenja svjećica). Objasni zašto je prekidanje puta struje zavojnice dramatičnije od prekidanja otpornikovog.

• 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. Dobro došli u RL krug
2. Pritisni Pokreni
3. Odaberi zavojnicu
4. Struja raste
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Punjenje kondenzatora i vremenske konstante