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.
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.
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
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
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
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…
- подвоїться
- той самий, але наростає повільніше
- зменшиться вдвічі
Читати далі
Кінцевий струм дорівнює Vs/R; стала часу L/R подвоюється, тож наростання повільніше.