RL-krets: en spole motsetter seg plutselige strømendringer

1 · Prediker

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?

• 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.

2 · Oppsett

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.

3 · Samle inn data

Plott spolestrøm I (y-akse) mot tid t (x-akse) for dine tre avlesninger. Flater kurven ut etter hvert som den nærmer seg 1 A?

4 · Analyser

1. 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.
2. 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.

5 · Utvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark