RL obvod: cievka bráni náhlym zmenám prúdu

1 · Predikuj

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

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

2 · Priprav

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.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj prúd cievkou I (os y) verzus čas t (os x) pre svoje tri odčítania. Krivka sa splošťuje, keď sa približuje 1 A?

4 · Analyzuj

1. 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.
2. 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.

5 · Rozšír

1. 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.
2. 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.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky