Elektros grandinės

RL grandinė

Ritės srovė kyla link E/R (τ = L/R)

RL grandinė — interaktyvi Elektros grandinės simuliacija. Ritės srovė kyla link E/R (τ = L/R) Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

RL srovės kilimas

Ritės srovė auga link ε/R su laiko konstanta τ = L/R.

Ritė priešinasi srovės pokyčiams per savo prieš-EMF. Po ilgo laiko srovė nusistovi ties ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Ritė ir rezistorius prijungti prie 10 V baterijos. Ar srovė šoka akimirksniu į galutinę reikšmę, ar kyla palaipsniui kaip kraunamojo kondensatoriaus įtampa?

Svarstytini spėjimai

• Srovė kyla palaipsniui, sekdama tokio pat tipo eksponentiniu artėjimu kaip RC grandinės įtampa.
• Srovė šoka akimirksniu į E/R.
• Srovė svyruoja prieš nusistovėdama.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Laikas t (s)

Ką tu matauji:

• Laiko konstanta τ (s)
• Ritės srovė I (A)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „RL grandinė“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. R = 10 Ω, L = 1 H, duodantys laiko konstantą τ = L/R = 0.1 s; baterija tiekia 10 V.
2. Įjunk ritės srovės rodmuo.
3. Spausk Leisti ir užsirašyk ritės srovę kiekvienu nurodytu laiku.

Valdančioji lygtis

RL laiko konstanta — τ = L/R

Laiko konstanta τ = L/R nustato RL grandinės eksponentinio srovės kilimo (ar kritimo) laiko mastelį. Didesnis induktyvumas ar mažesnė varža reiškia ilgesnį τ — ritė stipriau priešinasi srovės pokyčiams.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) naudodamas E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Palygink su lentele.
• Paaiškink, kodėl ritės srovės kilimas (RL grandinė) seka ta pačia matematinė forma kaip kondensatoriaus įtampos kilimas (RC grandinė), nors du komponentai kaupia energiją visiškai skirtingai.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Ritės apibrėžiamoji elgsena yra priešintis bet kokiam srovės POKYČIUI (ne pačiai srovei, kaip daro rezistorius). Paaiškink, kodėl būtent ties t = 0 srovė turi pradėti nuo tiksliai 0 A, nors baterija pilnai prijungta.
• Kai srovę nešančios ritės grandinė staiga nutrūksta (jungikliui atsidarius), ritė bando išlaikyti savo srovę, kas gali sukurti didelį įtampos smaigalį (taip veikia degamosios žvakės uždegimo ritės). Paaiškink, kodėl ritės srovės kelio pertraukimas dramatiškesnis nei rezistoriaus.

• 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. Sveiki atvykę prie RL grandinės
2. Spausk Leisti
3. Pasirink ritę
4. Srovė kyla
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Kondensatoriaus įkrovimas ir laiko konstantos