Mạch điện

RL Mạch điện

Dòng điện qua cuộn cảm tăng dần tới E/R (τ = L/R)

RL Mạch điện — mô phỏng Mạch điện tương tác. Dòng điện qua cuộn cảm tăng dần tới E/R (τ = L/R) Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Tăng trưởng dòng điện RL

Dòng điện qua cuộn cảm tăng dần về ε/R với hằng số thời gian τ = L/R.

Cuộn cảm chống lại sự thay đổi dòng điện thông qua EMF ngược của nó. Sau một thời gian dài dòng điện ổn định ở ε/R.

• τ = L/R
• I(t) → ε/R

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Một cuộn cảm và điện trở được mắc vào nguồn điện 10V. Dòng điện có tăng ngay lập tức đến giá trị cuối cùng hay nó tăng dần giống như điện áp của tụ sạc?

Dự đoán cân nặng

• Dòng điện tăng dần, theo cách tiếp cận theo cấp số nhân tương tự như điện áp của mạch RC.
• Dòng điện ngay lập tức nhảy tới E/R.
• Dòng điện dao động trước khi ổn định.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Thời gian t (s)

Những gì bạn đo lường:

• Hằng số thời gian τ (s)
• Dòng điện cảm ứng I (A)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Mở cài đặt trước rl-circuit và nhấn Reset. R = 10 Ω, L = 1 H, cho hằng số thời gian τ = L/R = 0.1 s; nguồn cung cấp pin 10 V.
2. Cho phép đọc dòng điện cảm.
3. Nhấn Play và ghi lại dòng điện của cuộn cảm tại mỗi thời điểm được liệt kê.

phương trình điều khiển

Hằng số thời gian RL — τ = L/R

Hằng số thời gian τ = L/R đặt khoảng thời gian tăng (hoặc giảm) dòng điện theo cấp số nhân của mạch RL. Điện cảm lớn hơn hoặc điện trở nhỏ hơn có nghĩa là τ dài hơn - cuộn cảm chống lại sự thay đổi dòng điện mạnh hơn.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Đối với một lần thử, hãy tính I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) sử dụng E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. So sánh với bảng.
• Giải thích tại sao dòng điện tăng dần (mạch RL) hiện tại của cuộn cảm có hình dạng toán học giống như điện áp tăng dần (mạch RC) của tụ điện, mặc dù hai thành phần lưu trữ năng lượng hoàn toàn khác nhau.

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Hành vi xác định của cuộn cảm là chống lại bất kỳ THAY ĐỔI nào trong dòng điện (không chống lại chính dòng điện, giống như cách điện trở làm). Giải thích tại sao, ngay tại t = 0, dòng điện phải bắt đầu đúng tại 0 A mặc dù pin đã được kết nối đầy đủ.
• Khi mạch điện của cuộn cảm mang dòng điện đột ngột bị đứt (công tắc mở), cuộn cảm sẽ cố gắng duy trì dòng điện của nó, điều này có thể tạo ra sự tăng vọt điện áp lớn (đây là cách hoạt động của cuộn dây đánh lửa bugi). Giải thích tại sao việc cắt đường đi của cuộn cảm lại nghiêm trọng hơn việc cắt đường đi của điện trở.

• 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. Chào mừng đến mạch RL
2. Nhấn Phát
3. Chọn cuộn cảm
4. Dòng điện tăng dần
5. Mở Trình kiểm tra
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Nạp Điện Tụ Điện & Hằng Số Thời Gian