RL-schakeling: een spoel verzet zich tegen plotselinge stroomveranderingen

1 · Voorspel

Een spoel en een weerstand zijn op een batterij van 10 V aangesloten. Springt de stroom direct naar zijn eindwaarde, of loopt hij geleidelijk op zoals de spanning van een ladende condensator?

• De stroom loopt geleidelijk op, volgens hetzelfde soort exponentiële nadering als de spanning van een RC-schakeling.
• De stroom springt direct naar E/R.
• De stroom oscilleert voordat hij tot rust komt.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling rl-circuit en druk op Herstel. R = 10 Ω, L = 1 H, met tijdsconstante τ = L/R = 0.1 s; de batterij levert 10 V.
2. Zet de aflezing van de spoelstroom aan.
3. Druk op Start en noteer de stroom in de spoel op elk vermeld tijdstip.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie aflezingen de spoelstroom I (y-as) uit tegen de tijd t (x-as). Wordt de kromme vlakker naarmate hij 1 A nadert?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) uit met E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Vergelijk met de tabel.
2. Leg uit waarom het oplopen van de stroom in een spoel (RL-schakeling) dezelfde wiskundige vorm volgt als het oplopen van de spanning van een condensator (RC-schakeling), ook al slaan de twee componenten energie volledig verschillend op.

5 · Verdiep

1. Het kenmerkende gedrag van een spoel is het tegenwerken van elke VERANDERING in stroom (niet van de stroom zelf, zoals een weerstand doet). Leg uit waarom de stroom precies op t = 0 moet beginnen bij exact 0 A, ook al is de batterij volledig aangesloten.
2. Als de schakeling van een stroomvoerende spoel plotseling wordt onderbroken (schakelaar open), probeert de spoel zijn stroom te behouden, wat een grote spanningspiek kan veroorzaken (zo werken bougiespoelen). Leg uit waarom het onderbreken van het stroompad van een spoel dramatischer is dan dat van een weerstand.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde