Circuito RL: l'induttore resiste ai cambi bruschi di corrente

1 · Prevedi

Induttore e resistenza sono collegati a una batteria da 10 V. La corrente salta subito al valore finale o sale gradualmente come la tensione di un condensatore?

• Sale gradualmente, con lo stesso tipo di avvicinamento esponenziale della tensione RC.
• Salta istantanea a E/R.
• Oscilla prima di assestarsi.

2 · Configurazione

1. Apri il preset rl-circuit e premi Reset. R = 10 Ω; L = 1 H, dando una costante di tempo τ = L/R = 0.1 s; la batteria fornisce 10 V.
2. Attiva la lettura della corrente dell'induttore.
3. Premi Play e registra la corrente a ogni tempo indicato.

3 · Raccogli dati

Traccia I (asse y) contro t (asse x) per le tre letture. La curva si appiattisce verso 1 A?

4 · Analizza

1. Per una prova, calcola I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) usando E = 10 V; R = 10 Ω; τ = 0.1 s. Confronta con la tabella.
2. Spiega perché la salita della corrente RL ha la stessa forma matematica della salita di tensione RC, benché i due componenti immagazzinino energia in modo completamente diverso.

5 · Estendi

1. Il comportamento distintivo di un induttore è opporsi a ogni CAMBIAMENTO della corrente (non opporsi alla corrente stessa, come fa una resistenza). Spiega perché, proprio a t = 0, la corrente deve partire esattamente da 0 A anche se la batteria è già collegata del tutto.
2. Interrompendo di colpo il circuito di un induttore percorso da corrente, l'induttore cerca di mantenerla creando un picco di tensione (così funzionano le bobine d'accensione). Spiega perché interrompere un induttore è più drammatico che interrompere una resistenza.

La fisica dietro questo esperimento

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