Tricky Circuit

Магнітна енергія в колі RL

Котушка проти різких змін струму

Котушка індуктивності зберігає енергію в магнітному полі й протидіє зміні струму; L позначає індуктивність. RL — Resistor Inductor, коло резистор–котушка. Мілігенрі (mH) — тисячна частина генрі, мілісекунда (ms) — тисячна частина секунди, міліджоуль (mJ) — тисячна частина джоуля енергії.

Відкрити інтерактивний дослід

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТІЛ

Змінюй налаштування схеми, передбачай покази та перевіряй розв’язання завдання. Це навчальні моделі; припущення пояснено в кожному уроці.

Увійди, щоб зберігати прогрес. Прогрес гостя зберігається на цьому пристрої.

Відкрити лабораторію в повному вікні

Чому це працює

Ідеальна котушка без початкової енергії після стрибка напруги. Час обирає момент вимірювання, а не запускає годинник; опір обмотки, магнітне насичення й викид під час вимикання виключені.

Vs — прикладена напруга, R — послідовний опір, L — індуктивність, t — час від увімкнення. τ = L/R; I(t) = Vs/R × (1 − exp(−t/τ)); exp — експоненціальна функція. Напруга котушки = Vs × exp(−t/τ); енергія E = ½LI².

Складність
  1. Збери · Збери

    Увімкни 5 V, 100 Ω, 100 mH і 1 ms. Отримай близько 31.606 mA.

    Потрібна підказка?

    Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH; t = 1 ms → 31.606 mA

  2. Досліди · Зміни одну величину

    За 5 V, 100 Ω і 100 mH обери час для струму не нижче 49 mA та напруги котушки не більше 0.1 V.

    Потрібна підказка?

    Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH; t = 4 ms → 49.084 mA; 0.092 V

  3. Розв’яжи · Розв’яжи завдання

    За 5 V, 50 Ω і 200 mH обери час для струму 62–64 mA та енергії 0.38–0.42 mJ.

    Потрібна підказка?

    Vs = 5 V; R = 50 Ω; L = 200 mH; t = 4 ms → 63.212 mA; 0.400 mJ

Додаткові матеріали та картки схем

Котушка проти різких змін струму

Корисна закономірність

За одну сталу часу струм досягає близько 63.2% кінцевого значення. За п’ять — понад 99%.

За межами моделі

Справжня котушка намагається зберегти струм під час вимикання. Захист від індуктивного викиду дає цьому струму шлях; тут викид не моделюється.

Помилка, якої варто уникати

Котушка протидіє зміні струму, а не самому сталому струму. Після усталення напруга ідеальної котушки прямує до нуля.

Подвоїли лише індуктивність, живлення й опір незмінні. Кінцевий струм…

  1. подвоїться
  2. той самий, але наростає повільніше
  3. зменшиться вдвічі
Читати далі

Кінцевий струм дорівнює Vs/R; стала часу L/R подвоюється, тож наростання повільніше.

circuits.mit.edu