RL-krets: En induktor motstår plötsliga strömändringar

1 · Förutsäg

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?

• 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.

2 · Uppbyggnad

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.

3 · Samla data

Rita induktorströmmen I (y-axeln) mot tiden t (x-axeln) för dina tre avläsningar. Planar kurvan ut när den närmar sig 1 A?

4 · Analysera

1. 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.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. 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.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik