Circuito RL: um indutor resiste a mudanças repentinas de corrente

1 · Prever

Um indutor e um resistor estão conectados a uma bateria 10 V. A corrente salta instantaneamente para seu valor final ou aumenta gradualmente como a tensão de um capacitor de carga?

• A corrente aumenta gradualmente, seguindo o mesmo tipo de abordagem exponencial da tensão de um circuito RC.
• A corrente salta instantaneamente para E/R.
• A corrente oscila antes de se estabilizar.

2 · Preparar

1. Abra a predefinição do circuito rl e pressione Redefinir. R = 10 Ω, L = 1 H, dando uma constante de tempo τ = L/R = 0.1 s; a bateria fornece 10 V.
2. Habilite a leitura da corrente do indutor.
3. Pressione Play e registre a corrente do indutor em cada horário listado.

3 · Coletar Dados

Plote a corrente do indutor I (eixo y) em relação ao tempo t (eixo x) para suas três leituras. A curva se achata à medida que se aproxima de 1 A?

4 · Analisar

1. Para uma tentativa, calcule I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) usando E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Compare com a tabela.
2. Explique por que o aumento de corrente de um indutor (circuito RL) segue a mesma forma matemática que o aumento de tensão de um capacitor (circuito RC), embora os dois componentes armazenem energia de maneira completamente diferente.

5 · Aprofundar

1. O comportamento definidor de um indutor é se opor a qualquer MUDANÇA na corrente (não se opor à própria corrente, como faz um resistor). Explique por que, exatamente em t = 0, a corrente deve começar exatamente em 0 A mesmo que a bateria esteja totalmente conectada.
2. Quando o circuito de um indutor condutor de corrente é interrompido repentinamente (interruptor aberto), o indutor tenta manter sua corrente, o que pode criar um grande pico de tensão (é assim que funcionam as bobinas de ignição das velas de ignição). Explique por que interromper o caminho da corrente de um indutor é mais dramático do que interromper o de um resistor.

A física por trás deste experimento

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