Kretsar

RL-krets

Induktorns ström stiger mot E/R (τ = L/R)

RL-krets — interaktiv Kretsar-simulering. Induktorns ström stiger mot E/R (τ = L/R) Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Strömstegring i RL

Induktorströmmen växer mot ε/R med tidskonstanten τ = L/R.

Induktorn motverkar strömändringar via sin mot-EMF. Efter lång tid stannar strömmen vid ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Undersökningsblad

Planera frågan innan du öppnar labbet

Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.

Drivande fråga

En induktor och en resistor kopplas till ett 10 V-batteri. Hoppar strömmen direkt till sitt slutvärde, eller ökar den gradvis som en laddande kondensators spänning?

Förutsägelser att väga

• Strömmen ökar gradvis och följer samma typ av exponentiella närmande som spänningen i en RC-krets.
• Strömmen hoppar direkt till E/R.
• Strömmen oscillerar innan den stannar.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Tid t (s)

Det du mäter:

• Tidskonstant τ (s)
• Induktorström I (A)

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen RL-krets och tryck på Återställ. R = 10 Ω, L = 1 H, vilket ger tidskonstanten τ = L/R = 0.1 s; batteriet ger 10 V.
2. Aktivera avläsningen av induktorströmmen.
3. Tryck på Spela och notera induktorns ström vid varje angiven tid.

Styrande ekvation

RL-tidskonstant — τ = L/R

Tidskonstanten τ = L/R sätter tidsskalan för en RL-krets exponentiella strömstegring (eller avklingning). Större induktans eller mindre resistans betyder längre τ — induktorn motstår strömändringar starkare.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) med E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Jämför med tabellen.
• Förklara varför en induktors gradvisa strömökning (RL-krets) följer samma matematiska form som en kondensators gradvisa spänningsökning (RC-krets), även om de två komponenterna lagrar energi på helt olika sätt.

Var det här syns utanför labbet

• En induktors kännetecken är att den motstår varje ÄNDRING av strömmen (inte strömmen i sig, som en resistor gör). Förklara varför, precis vid t = 0, strömmen måste starta på exakt 0 A även om batteriet är helt anslutet.
• När en strömförande induktors krets plötsligt bryts (brytaren öppnas) försöker induktorn bibehålla sin ström, vilket kan skapa en stor spänningsspets (så arbetar tändspolar till tändstift). Förklara varför det är mer dramatiskt att avbryta en induktors strömväg än en resistors.

• 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. Välkommen till RL-kretsen
2. Tryck på Spela upp
3. Välj induktorn
4. Strömmen stiger
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Klart!

Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Öppna interaktivt labb →

Ladda ner labblad →

Kondensatorladdning & tidskonstanter