Obwody

Obwód RL

Prąd cewki narasta do E/R (τ = L/R)

Obwód RL — interaktywna symulacja: Obwody. Prąd cewki narasta do E/R (τ = L/R) Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Narastanie prądu RL

Prąd cewki rośnie ku ε/R ze stałą czasu τ = L/R.

Cewka przeciwstawia się zmianom prądu swoją SEM wsteczną. Po długim czasie prąd osiada na ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Krótki opis badania

Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię

Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.

Pytanie badawcze

Cewka i rezystor podłączone do baterii 10 V. Czy prąd skacze natychmiast do wartości końcowej, czy narasta stopniowo jak napięcie ładującego się kondensatora?

Prognozy do rozważenia

• Prąd narasta stopniowo, podążając za tym samym rodzajem dojścia wykładniczego co napięcie obwodu RC.
• Prąd skacze natychmiast do E/R.
• Prąd oscyluje, zanim się ustabilizuje.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Czas t (s)

Co mierzysz:

• Stała czasowa τ (s)
• Prąd cewki I (A)

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset rl-circuit i naciśnij Reset. R = 10 Ω; L = 1 H — stała czasu τ = L/R = 0.1 s; bateria podaje 10 V.
2. Włącz odczyt prądu cewki.
3. Naciśnij Play i zapisz prąd cewki w każdym podanym czasie.

Równanie rządzące

Stała czasowa RL — τ = L/R

Stała czasu τ = L/R ustala skalę czasową wykładniczego wzrostu (lub zaniku) prądu w obwodzie RL. Większa indukcyjność albo mniejsza rezystancja oznacza dłuższą τ — cewka silniej sprzeciwia się zmianom prądu.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) przy E = 10 V; R = 10 Ω; τ = 0.1 s. Porównaj z tabelą.
• Wyjaśnij, dlaczego narastanie prądu cewki (obwód RL) ma ten sam kształt matematyczny co narastanie napięcia kondensatora (obwód RC), choć oba elementy magazynują energię zupełnie inaczej.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Definiującym zachowaniem cewki jest przeciwdziałanie każdej ZMIANIE prądu (nie przeciwdziałanie samemu prądowi, jak czyni rezystor). Wyjaśnij, dlaczego dokładnie przy t = 0 prąd musi wystartować dokładnie od 0 A, choć bateria jest już w pełni podłączona.
• Gdy obwód cewki pod prądem zostanie nagle przerwany (otwarty przełącznik), cewka próbuje utrzymać swój prąd, co może stworzyć duży skok napięcia (tak działają cewki zapłonowe świec). Wyjaśnij, dlaczego przerwanie drogi prądu cewki jest bardziej dramatyczne niż rezystora.

• 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. Witamy w obwodzie RL
2. Naciśnij Play
3. Zaznacz cewkę
4. Prąd się rozpędza
5. Otwórz panel Właściwości
6. Udało się!

Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Ładowanie kondensatora i stałe czasowe