Obvody

RL obvod

Prúd cievkou stúpa k E/R (τ = L/R)

RL obvod — interaktívna simulácia Obvody. Prúd cievkou stúpa k E/R (τ = L/R) Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

Nárast prúdu RL

Prúd cievkou rastie smerom k ε/R s časovou konštantou τ = L/R.

Cievka bráni zmenám prúdu prostredníctvom svojho spätného EMF. Po dlhom čase sa prúd ustáli na ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Prehľad skúmania

Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória

Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.

Hlavná otázka

Cievka a rezistor sú pripojené k batérii 10 V. Preskočí prúd okamžite na konečnú hodnotu, alebo stúpa postupne ako napätie nabíjajúceho kondenzátora?

Predikcie na zváženie

• Prúd stúpa postupne, nasledujúc ten istý typ exponenciálneho priblíženia ako napätie RC obvodu.
• Prúd preskočí okamžite na E/R.
• Prúd osciluje pred usadením.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Čas t (s)

Čo meriaš:

• Časová konštanta τ (s)
• Prúd cievkou I (A)

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu RL obvod a stlač Resetovať. R = 10 Ω, L = 1 H, dáva časovú konštantu τ = L/R = 0.1 s; batéria dodáva 10 V.
2. Zapni odčítanie prúdu cievkou.
3. Stlač Prehrať a zaznamenaj prúd cievky pri každom uvedenom čase.

Riadiaca rovnica

Časová konštanta RL — τ = L/R

Časová konštanta τ = L/R určuje časové merítko exponenciálneho nárastu (alebo poklesu) prúdu RL obvodu. Väčšia indukčnosť ale menší odpor znamená dlhšie τ — cievka silnejšie odoláva zmenám prúdu.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Pre jeden pokus vypočítaj I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) s E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Porovnaj s tabuľkou.
• Vysvetli, prečo prírastok prúdu cievkou (RL obvod) nasleduje ten istý matematický tvar ako prírastok napätia kondenzátora (RC obvod), hoci dve súčiastky ukladajú energiu úplne odlišne.

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Definujúcim správaním cievky je odporovanie akejkoľvek ZMENE prúdu (nie odporovanie samotnému prúdu, ako to robí rezistor). Vysvetli, prečo presne pri t = 0 musí prúd začať na presne 0 A, hoci batéria je plne pripojená.
• Keď sa obvod prúd nesúcej cievky náhle preruší (prepínač sa otvorí), cievka sa snaží udržať svoj prúd, čo môže vytvoriť veľký napäťovú špičku (takto fungujú zapaľovacie cievky zapaľovacích sviečok). Vysvetli, prečo prerušenie prúdovej cesty cievky je dramatickejšie než prerušenie rezistorovej.

• 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. Vitaj pri RL obvode
2. Stlač Prehrať
3. Vyber cievku
4. Prúd narastá
5. Otvor panel Vlastnosti
6. Zvládol si to!

Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.

Otvoriť interaktívne laboratórium →

Stiahnuť pracovný list →

Nabíjanie kondenzátora a časové konštanty