RL 回路：コイルは急な電流変化に抗う

1 · 予測

コイルと抵抗を10 V電池に接続します。電流は最終値へ瞬時に跳ぶか、充電コンデンサーの電圧のように徐々に増えるでしょうか？

• 電流はRC電圧と同じ種類の指数的接近で徐々に増えます。
• 電流は瞬時に E/R へ跳びます。
• 電流は定常になる前に振動します。

2 · 準備

1. rl-circuit プリセットを開いて Reset を押します。R = 10 Ω、L = 1 H、時定数 τ = L/R = 0.1 s、電池は10 Vです。
2. コイル電流の読み出しを有効にします。
3. Play を押し、各指定時刻のコイル電流を記録します。

3 · データ収集

3回の読みについてコイル電流 I（縦軸）を時間 t（横軸）に対してプロットします。1 Aに近づくと曲線は平らになりますか？

4 · 分析

1. E = 10 V、R = 10 Ω、τ = 0.1 s を用いて I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) を計算し、表と比較します。
2. エネルギーを全く異なる方法で蓄えるのに、RL電流の立ち上がりがRC電圧と同じ数学的形になる理由を説明します。

5 · 発展

1. コイルは電流そのものではなく電流の変化に抗います。電池が完全に接続されても t = 0 で電流がちょうど0 Aから始まる理由を説明します。
2. 通電中のコイル回路を突然切ると、コイルは電流を保とうとして大きな電圧スパイクを生じます。コイルの電流経路を遮断する方が抵抗の遮断より劇的な理由を説明します。

この実験の物理

← 実験に戻る