电路
RL 电路
电感电流上升至 E/R(τ = L/R)
RL 电路——交互式电路模拟。电感电流上升至 E/R(τ = L/R) 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室,提供实时 SI 测量和分步引导教程。
RL 电流上升
电感电流以时间常数 τ = L/R 向 ε/R 增长。
电感通过反电动势阻碍电流变化。经过足够长时间,电流稳定于 ε/R。
- 时间常数 τ = L/R
- 电流 I(t) → ε/R
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面:探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
电感器和电阻器连接到 10 V 电池。电流会立即跳至其最终值,还是会像充电电容器的电压一样逐渐上升?
预测权重
- 电流逐渐上升,遵循与 RC 电路电压相同的指数方法。
- 电流立即跳至 E/R。
- 电流在稳定之前会振荡。
可变角色
您设置的内容:
- 时间t (s)
您测量的内容:
- 时间常数τ (s)
- 电感电流I (A)
调查如何进行
- 打开「RL 电路:电感器可抵抗电流突然变化(rl-circuit)」预设并按重置。 R = 10 Ω,L = 1 H,给出时间常数 τ = L/R = 0.1 s;电池供电 10 V。
- 启用电感器电流读数。
- 按“播放”并记录每个列出时间的电感器电流。
控制方程
RL 时间常数 — τ = L/R
时间常数 τ = L/R 设置 RL 电路指数电流上升(或衰减)的时间尺度。较大的电感或较小的电阻意味着较长的 τ - 电感器对电流变化的抵抗力更强。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一次试验,使用 E = 10 V、R = 10 Ω、τ = 0.1 s 计算 I = (E/R)(1 − e^(−t/τ))。与表比较。
- 解释为什么电感器的电流 ramp-up(RL 电路)遵循与电容器的电压 ramp-up(RC 电路)相同的数学形状,尽管这两个组件存储能量的方式完全不同。
这在实验室之外的地方表现出来
- 电感器的定义行为是抵抗电流的任何变化(而不是像电阻器那样抵抗电流本身)。解释为什么在 t = 0 时,即使电池完全连接,电流也必须恰好从 0 A 开始。
- 当载流电感器的电路突然断开(开关打开)时,电感器会试图维持其电流,这可能产生很大的电压尖峰(这正是火花塞点火线圈的工作原理)。请解释为什么中断电感器的电流路径,会比中断电阻的电流路径更为剧烈。
- 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
- 欢迎来到 RL 电路
- 按播放
- 选择电感
- 电流逐渐上升
- 打开检查器
- 完成了!
打开交互式模拟以构建场景,点击运行,并通过实时测量和引导式教程进行探索。