Kretser

RL-krets

Spolestrømmen stiger mot E/R (τ = L/R)

RL-krets — interaktiv Kretser-simulering. Spolestrømmen stiger mot E/R (τ = L/R) Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

RL-strømstigning

Spolestrømmen vokser mot ε/R med tidskonstant τ = L/R.

Spolen motvirker endringer i strømmen via sin mot-EMF. Etter lang tid legger strømmen seg på ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Undersøkelsesgrunnlag

Planlegg spørsmålet før du åpner labben

Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.

Problemstilling

En spole og en motstand er koblet til et batteri på 10 V. Hopper strømmen umiddelbart til sluttverdien, eller øker den gradvis som en ladende kondensators spenning?

Prediksjoner å veie

• Strømmen øker gradvis, etter den samme typen eksponentiell tilnærming som en RC-kretss spenning.
• Strømmen hopper umiddelbart til E/R.
• Strømmen svinger før den legger seg.

Variabelroller

Hva du setter:

• Tid t (s)

Hva du måler:

• Tidskonstant τ (s)
• Spolestrøm I (A)

Hvordan undersøkelsen foregår

1. Åpne RL-krets-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. R = 10 Ω, L = 1 H, noe som gir tidskonstanten τ = L/R = 0,1 s; batteriet leverer 10 V.
2. Aktiver spolestrøm-avlesningen.
3. Trykk Spill av og registrer spolens strøm ved hvert oppgitte tidspunkt.

Styrende likning

RL-tidskonstant — τ = L/R

Tidskonstanten τ = L/R setter tidsskalaen til en RL-kretss eksponentielle strømstigning (eller -fall). Større induktans eller mindre motstand betyr lengre τ — spolen motsetter seg endringer i strømmen sterkere.

Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut

• For ett forsøk, beregn I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) med E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0,1 s. Sammenlign med tabellen.
• Forklar hvorfor en spoles strømstigning (RL-krets) følger den samme matematiske formen som en kondensators spenningsstigning (RC-krets), selv om de to komponentene lagrer energi helt forskjellig.

Hvor dette dukker opp utenfor labben

• En spoles definerende oppførsel er å motsette seg enhver ENDRING i strømmen (ikke å motsette seg strømmen selv, slik en motstand gjør). Forklar hvorfor, rett ved t = 0, må strømmen starte på nøyaktig 0 A selv om batteriet er fullt koblet til.
• Når en strømførende spoles krets plutselig brytes (bryter åpnes), prøver spolen å opprettholde strømmen sin, noe som kan skape en stor spenningspuls (slik fungerer tenningsspoler til tenplugg). Forklar hvorfor å avbryte en spoles strømbane er mer dramatisk enn å avbryte en motstands.

• 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. Velkommen til RL-krets
2. Trykk Spill av
3. Velg spolen
4. Strømmen øker
5. Åpne Egenskaper-panelet
6. Du klarte det!

Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Åpne interaktiv lab →

Last ned arbeidsark →

Kondensatorlading og tidskonstanter