RL 회로의 자기 에너지
코일은 갑작스러운 전류 변화를 막는다
인덕터는 자기장에 에너지를 저장하고 전류 변화에 저항하는 코일이며 L은 인덕턴스입니다. RL은 Resistor Inductor, 저항과 인덕터 회로입니다. 밀리헨리(mH)는 1000분의 1헨리, 밀리초(ms)는 1000분의 1초, 밀리줄(mJ)은 1000분의 1줄의 에너지입니다.
실험대
회로 설정을 바꾸고 측정값을 예상한 뒤 과제를 확인하세요. 학습용 모델이며 각 수업에서 가정을 설명합니다.
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동작 원리
전압 계단 입력 후 초기 에너지가 없는 이상적인 코일입니다. 시간은 관측점을 선택하며 실제 시계가 아닙니다. 권선 저항, 자기 포화와 꺼질 때 전압 급상승은 제외합니다.
Vs는 인가 전압, R은 직렬 저항, L은 인덕턴스, t는 켠 후 시간입니다. τ = L/R, I(t) = Vs/R × (1 − exp(−t/τ))이며 exp는 지수 함수입니다. 코일 전압 = Vs × exp(−t/τ), 저장 에너지 E = ½LI².
난이도
만들기 · 회로 만들기
5 V, 100 Ω, 100 mH, 1 ms로 전원을 켜고 약 31.606 mA를 읽으세요.
힌트가 필요한가요?
Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH; t = 1 ms → 31.606 mA
탐구하기 · 한 가지 바꾸기
5 V, 100 Ω, 100 mH에서 시간을 골라 전류 49 mA 이상, 코일 전압 0.1 V 이하로 하세요.
힌트가 필요한가요?
Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH; t = 4 ms → 49.084 mA; 0.092 V
스스로 풀기 · 문제 해결
5 V, 50 Ω, 200 mH에서 시간을 골라 전류 62–64 mA, 저장 에너지 0.38–0.42 mJ를 얻으세요.
힌트가 필요한가요?
Vs = 5 V; R = 50 Ω; L = 200 mH; t = 4 ms → 63.212 mA; 0.400 mJ
추가 읽기와 회로 레시피
코일은 갑작스러운 전류 변화를 막는다
유용한 규칙
시정수 하나가 지나면 전류는 최종값의 약 63.2%이고 다섯 개가 지나면 99%를 넘습니다.
모델 밖에서는
실제 코일은 꺼질 때도 전류를 유지하려 합니다. 유도성 과전압 보호가 그 전류의 경로를 제공하며 여기서는 급상승을 계산하지 않습니다.
피하면 좋은 함정
인덕터는 전류 변화에 저항하지 일정한 전류 자체에 저항하는 것이 아닙니다. 안정 후 이상적인 코일 전압은 0으로 갑니다.
전원과 저항은 같고 인덕턴스만 두 배가 됩니다. 최종 전류는…
- 두 배
- 같지만 더 느리게 상승
- 절반
더 읽기
최종 전류는 Vs/R이고 시정수 L/R이 두 배가 되어 상승이 느려집니다.