RL-коло: котушка проти різких змін струму

1 · Прогноз

Котушку індуктивності та резистор під'єднано до батареї 10 V. Струм стрибає миттєво до кінцевого значення чи наростає поступово, як напруга заряджаного конденсатора?

• Струм наростає поступово за тим самим експоненційним законом, що й напруга RC-кола.
• Струм стрибає миттєво до E/R.
• Струм коливається перед заспокоєнням.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет RL-кола та натисніть «Скинути». R = 10 Ω, L = 1 H, даючи сталу часу τ = L/R = 0.1 с; батарея дає 10 V.
2. Увімкніть показ струму котушки.
3. Натисніть «Запустити» та запишіть струм котушки в кожен указаний момент.

3 · Збір даних

Побудуйте графік струму котушки I (вісь y) проти часу t (вісь x) для трьох зчитувань. Чи крива вирівнюється при наближенні до 1 A?

4 · Аналіз

1. Для одного заміру обчисліть I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) з E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 с. Порівняйте з таблицею.
2. Поясніть, чому наростання струму котушки (RL-коло) має ту саму математичну форму, що й наростання напруги конденсатора (RC-коло), хоча два компоненти запасають енергію зовсім по-різному.

5 · Поглиблення

1. Визначальна поведінка котушки — протидія будь-якій ЗМІНІ струму (не протидія самому струму, як у резистора). Поясніть, чому саме при t = 0 струм мусить стартувати точно з 0 A, хоча батарея повністю під'єднана.
2. Коли коло котушки зі струмом раптово розривають (перемикач відкрито), котушка намагається утримати свій струм, що може створити великий стрибок напруги (так працюють запальні котушки свічок). Поясніть, чому переривання шляху струму котушки драматичніше за переривання резистора.

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту