วงจรไฟฟ้า

วงจร RL

กระแสตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้นสู่ E/R (τ = L/R)

วงจร RL — การจำลองวงจรไฟฟ้าแบบโต้ตอบ กระแสตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้นสู่ E/R (τ = L/R) ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

การเพิ่มขึ้นของกระแส RL

กระแสในตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้นเข้าใกล้ ε/R ด้วยค่าคงที่เวลา τ = L/R

ตัวเหนี่ยวนำต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแสผ่านแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับของมัน หลังจากเวลานานกระแสจะคงที่ที่ ε/R

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

ตัวเหนี่ยวนำกับตัวต้านทานต่อเข้าแบตเตอรี่ 10 V กระแสกระโดดไปค่าสุดท้ายทันที หรือค่อย ๆ เพิ่มเหมือนแรงดันตัวเก็บประจุที่กำลังชาร์จ

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• กระแสค่อย ๆ เพิ่มแบบเอกซ์โพเนนเชียลเช่นเดียวกับแรงดันวงจร RC
• กระแสกระโดดไป E/R ทันที
• กระแสแกว่งก่อนนิ่ง

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• เวลา t (s)

สิ่งที่คุณวัด:

• ค่าคงที่เวลา τ (s)
• กระแสตัวเหนี่ยวนำ I (A)

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท rl-circuit แล้วกดรีเซ็ต R = 10 Ω, L = 1 H ให้ค่าคงที่เวลา τ = L/R = 0.1 s แบตเตอรี่จ่าย 10 V
2. เปิดค่าแสดงกระแสตัวเหนี่ยวนำ
3. กดเล่นแล้วบันทึกกระแสตัวเหนี่ยวนำที่เวลาที่ระบุแต่ละค่า

สมการควบคุม

ค่าคงที่เวลา RL — τ = L/R

ค่าคงที่เวลา τ = L/R กำหนดสเกลเวลาของการเพิ่ม (หรือลด) ของกระแสแบบเอกซ์โพเนนเชียลในวงจร RL ค่าความเหนี่ยวนำที่ใหญ่ขึ้นหรือความต้านทานที่เล็กลง หมายถึง τ ที่ยาวขึ้น ตัวเหนี่ยวนำต่อต้านการเปลี่ยนแปลงกระแสได้แรงกว่า

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) โดยใช้ E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s เทียบกับตาราง
• อธิบายว่าเหตุใดการไต่ขึ้นของกระแสในตัวเหนี่ยวนำ (วงจร RL) จึงมีรูปทางคณิตศาสตร์เดียวกับการไต่ขึ้นของแรงดันตัวเก็บประจุ (วงจร RC) ทั้งที่องค์ประกอบทั้งสองเก็บพลังงานต่างกันโดยสิ้นเชิง

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• พฤติกรรมเฉพาะตัวของตัวเหนี่ยวนำคือต่อต้านการ 'เปลี่ยนแปลง' ของกระแส (ไม่ใช่ต่อต้านตัวกระแสเองอย่างตัวต้านทาน) จงอธิบายว่าทำไมที่ t = 0 พอดี กระแสจึงต้องเริ่มที่ 0 A พอดี แม้แบตเตอรี่ต่ออยู่เต็มระบบ
• เมื่อวงจรของตัวเหนี่ยวนำที่มีกระแสถูกตัดฉับพลัน (เปิดสวิตช์) ตัวเหนี่ยวนำพยายามคงกระแสไว้ ซึ่งสร้างไฟฟ้าแรงดันสูงกระชากได้ (คอยล์จุดหัวเผาเครื่องยนต์ทำงานแบบนี้) อธิบายว่าเหตุใดการตัดเส้นทางกระแสของตัวเหนี่ยวนำจึงรุนแรงกว่าของตัวต้านทาน

• 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. ยินดีต้อนรับสู่ วงจร RL
2. กดเล่น
3. เลือกตัวเหนี่ยวนำ
4. กระแสเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ
5. เปิดแผงคุณสมบัติ
6. คุณทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

การชาร์จตัวเก็บประจุกับค่าคงที่เวลา