الحث الذاتي – دارة RL وثابت الزمن τ = L/R

ماذا تعرض

عندما يتغير التيار في ملف يتغير التدفق المغناطيسي للملف نفسه، فتُستحث قوة دافعة كهربائية ε = −L·di/dt تعاكس هذا التغير (قانون لنز). في الملف اللولبي الطويل L = μ₀μᵣN²A/l، لذلك تعطي زيادة عدد اللفات أو إدخال قلب حديدي محاثة أكبر بكثير. وفي دارة مقاومتها R لا يقفز التيار فجأة: يزداد وفق I = (ε/R)(1 − e^(−t/τ)) ويتناقص وفق I₀e^(−t/τ)، بثابت زمن τ = L/R، ويختزن الملف الطاقة ½LI². يعامل النموذج الملف كملف لولبي مثالي موصول على التوالي مع مقاومة سلكه r، والمصابيح كمقاومات ثابتة، والثنائي كثنائي مثالي.

طريقة الاستخدام

اضغط أغلق K أو المس المفتاح: يظهر التيار وعلامة 63 % بحركة بطيئة، ويُسجَّل τ المقيس في جدول النتائج. اختر دارة فيها مصابيح لترى مصباحًا يضيء متأخرًا أو يومض. في شاشة التيار المثلثي سجّل جهد الملف و|di/dt|، وفي الحث المتبادل قارن هواء وقلب حديدي، وفي مستمر / متردد سجّل V وI للمصدرين. ألغِ تحديد إظهار القيم النظرية (L، τ، M، Z) وأجب عن كل مهمة.

المعاملات القابلة للتغيير

• الشاشة غلق دارة RL وفتحها, تيار مثلثي, الحث المتبادل, تيار مستمر ومتردد
• عدد اللفات N 100–2000
• طول الملف l 5–50 cm
• نصف قطر الملف 0.5–4 cm
• القلب هواء, حديد
• النفاذية النسبية μᵣ للقلب الحديدي 10–2000
• مقاومة الملف r 1–50 Ω
• القوة الدافعة للمصدر ε (جهد المصدر V في شاشة المستمر/المتردد) 1–12 V
• المقاومة R 1–200 Ω
• الدارة (شاشة الغلق والفتح) R على التوالي مع الملف، وثنائي عند الفتح, مصباحان: مصباح الملف يضيء متأخرًا, مصباح على التوازي مع الملف: يومض عند الفتح
• عدد لفات الملف الثانوي N₂ (الحث المتبادل) 100–2000
• طريقة تغير تيار الملف الابتدائي (الحث المتبادل) أغلق/افتح K, زيادة أو نقصان منتظم خلال 0.5 s
• تردد التيار المثلثي 5–1000 Hz
• سعة التيار المثلثي Iₘ 1–100 mA
• تردد التيار المتردد 10–1000 Hz
• إظهار القيم النظرية (L، τ، M، Z)

أسئلة للاستكشاف

1. كيف تتغير المحاثة L وثابت الزمن τ عند مضاعفة عدد لفات الملف؟
2. لماذا يومض مصباح موصول على التوازي مع ملف عند فتح المفتاح؟
3. لماذا يمرر ملف ذو قلب حديدي تيارًا مترددًا أقل بكثير من التيار المستمر؟