Električni krogi

Krog RL

Tok tuljave narašča proti E/R (τ = L/R)

Krog RL — interaktivna simulacija Električni krogi. Tok tuljave narašča proti E/R (τ = L/R) Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Naraščanje toka RL

Tok tuljave raste proti ε/R s časovno konstanto τ = L/R.

Tuljava nasprotuje spremembam toka s svojo nasprotno EMF. Po dolgem času se tok umiri na ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Tuljava in upornik sta priključena na baterijo 10 V. Ali tok skoči takoj na končno vrednost, ali se vzpenja postopoma, kot napetost polnečega kondenzatorja?

Predvidevanja za pretehtanje

• Tok se vzpenja postopoma in sledi isti vrsti eksponentnega približka kot napetost kroga RC.
• Takoj skoči na E/R.
• Tok niha, preden se umiri.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Čas t (s)

Kaj izmeriš:

• Časovna konstanta τ (s)
• Tok tuljave I (A)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev rl-circuit in pritisni Ponastavi. R = 10 Ω, L = 1 H, kar da časovno konstanto τ = L/R = 0,1 s; baterija daje 10 V.
2. Omogoči odčitek toka tuljave.
3. Pritisni Predvajaj in zabeleži tok tuljave ob vsakem naštevanem času.

Vodilna enačba

Časovna konstanta RL — τ = L/R

Časovna konstanta τ = L/R določa časovno lestvico eksponentnega vzpona (ali pojemanja) toka kroga RL. Večja induktivnost ali manjši upor pomeni daljši τ — tuljava močneje nasprotuje spremembam toka.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) z E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0,1 s. Primerjaj s tabelo.
• Razloži, zakaj vzpenjanje toka tuljave (krog RL) sledi isti matematični obliki kot vzpenjanje napetosti kondenzatorja (krog RC), čeprav dve komponenti shranjujeta energijo popolnoma drugače.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Definirajoče obnašanje tuljave je nasprotovanje vsaki SPREMEMBI toka (ne nasprotovanje toku samemu, kot upornik). Razloži, zakaj mora ravno pri t = 0 tok začeti točno pri 0 A, čeprav je baterija popolnoma priključena.
• Ko se krog toka nosi tuljave nenadoma prekine (stikalo odpre), tuljava poskuša ohraniti svoj tok, kar lahko ustvari velik napetostni sunek (tako delujejo vžigalne tuljave svečk). Razloži, zakaj je prekinjanje tokovne poti tuljave dramatičnejše od prekinjanja upornikove.

• 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. Dobrodošli pri krogu RL
2. Pritisni Predvajaj
3. Izberi tuljavo
4. Tok se vzpenja
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Polnjenje kondenzatorja in časovne konstante