RL áramkör: a tekercs ellenáll a hirtelen áramváltozásoknak

1 · Jóslás

Egy tekercs és egy ellenállás 10 V-os telephez csatlakozik. Az áram azonnal a végső értékére ugrik, vagy fokozatosan kúszik fel, mint egy töltődő kondenzátor feszültsége?

• Az áram fokozatosan kúszik fel, ugyanolyan exponenciális közelítéssel, mint egy RC áramkör feszültsége.
• Az áram azonnal E/R-re ugrik.
• Az áram oszcillál, mielőtt beállna.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg az rl-circuit előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. R = 10 Ω, L = 1 H, ami τ = L/R = 0.1 s időállandót ad; a telep 10 V-ot szolgáltat.
2. Engedélyezd a tekercsáram-kijelzőt.
3. Nyomd meg az Indítást, és rögzítsd a tekercs áramát minden feltüntetett időpontban.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a tekercs I áramát (y-tengely) a t idővel (x-tengely) szemben a három leolvasásodhoz. Ellaposodik a görbe, ahogy az 1 A-hoz közeledik?

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki az I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
2. Magyarázd meg, miért követi a tekercs áramának felkúszása (RL áramkör) ugyanazt a matematikai alakot, mint a kondenzátor feszültségének felkúszása (RC áramkör), noha a két alkatrész teljesen másképp tárol energiát.

5 · Kiterjesztés

1. A tekercs meghatározó viselkedése bármely áramVÁLTOZÁSnak való ellenállás (nem az áramnak magának, mint az ellenállásnak). Magyarázd meg, miért kell pontosan 0 A-ról indulnia az áramnak t = 0-nál, noha a telep teljesen csatlakoztatva van.
2. Amikor egy áramot hordozó tekercs áramkörét hirtelen megszakítják (kapcsoló nyílik), a tekrecs megpróbálja fenntartani az áramát, ami nagy feszültségcsúcsot hozhat létre (így működnek a gyújtógyertya gyújtótekercsei). Magyarázd meg, miért drámaibb egy tekercs áramútjának megszakítása, mint egy ellenállásé.

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap