Simulic
Bahasa Indonesia

Induktansi diri – rangkaian RL dan konstanta waktu τ = L/R

FisikaMedan listrik dan magnetUsia 17–18Lab virtual

Memuat…

Gunakan di kelas saya

Rakit solenoida (jumlah lilitan, panjang, jari-jari, inti besi) untuk mendapatkan L = μ₀μᵣN²A/l, lalu tutup dan buka rangkaian RL: arus naik dan turun secara eksponensial dengan τ = L/R, GGL induksi diri −L·di/dt dan kumparan menyimpan ½LI²; lampu menyala terlambat saat sakelar ditutup dan berkedip terang saat dibuka. Layar lain mengukur L dengan arus segitiga, menunjukkan induksi bersama dengan dan tanpa inti besi, serta membandingkan hambatan kumparan pada arus searah dengan impedansinya pada arus bolak-balik.

Pelajaran: Induktansi diri, rangkaian RL, dan induksi bersama

Yang ditunjukkan

Saat arus dalam kumparan berubah, fluks magnetik kumparan itu sendiri berubah dan menginduksi GGL ε = −L·di/dt yang melawan perubahan tersebut (hukum Lenz). Untuk solenoida panjang L = μ₀μᵣN²A/l, sehingga lilitan lebih banyak atau inti besi menghasilkan induktansi jauh lebih besar. Dalam rangkaian berhambatan R arus tidak dapat melompat: arus naik menurut I = (ε/R)(1 − e^(−t/τ)) dan turun menurut I₀e^(−t/τ), dengan konstanta waktu τ = L/R, dan kumparan menyimpan energi ½LI². Model ini memperlakukan kumparan sebagai solenoida ideal yang seri dengan hambatan kawatnya r, lampu sebagai resistor tetap, dan dioda sebagai ideal.

Cara menggunakan

Tekan Tutup K atau ketuk sakelar: arus dan tanda 63 % muncul dalam gerak lambat, dan τ terukur masuk ke Tabel hasil. Pilih rangkaian berlampu untuk melihat lampu menyala terlambat atau berkedip. Di Arus segitiga, catat tegangan kumparan dan |di/dt|; di Induksi bersama, bandingkan Udara dan Inti besi; di Searah / bolak-balik, catat V dan I untuk kedua sumber. Hapus centang Tampilkan nilai teoretis (L, τ, M, Z) lalu jawab setiap tugas.

Parameter yang dapat diubah

  • Layar Menutup dan membuka rangkaian RL, Arus segitiga, Induksi bersama, Arus searah dan bolak-balik
  • Jumlah lilitan N 100–2000
  • Panjang kumparan l 5–50 cm
  • Jari-jari kumparan 0,5–4 cm
  • Inti Udara, Besi
  • Permeabilitas relatif μᵣ inti besi 10–2000
  • Hambatan kumparan r 1–50 Ω
  • GGL sumber ε (tegangan V di layar searah/bolak-balik) 1–12 V
  • Hambatan R 1–200 Ω
  • Rangkaian (layar sakelar) R seri dengan kumparan, dioda saat dibuka, Dua lampu: lampu berkumparan menyala terlambat, Lampu paralel kumparan: berkedip saat dibuka
  • Lilitan sekunder N₂ (induksi bersama) 100–2000
  • Cara arus primer berubah (induksi bersama) Tutup/buka K, Naik atau turun merata dalam 0,5 s
  • Frekuensi arus segitiga 5–1000 Hz
  • Amplitudo arus segitiga Iₘ 1–100 mA
  • Frekuensi arus bolak-balik 10–1000 Hz
  • Tampilkan nilai teoretis (L, τ, M, Z)

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Bagaimana induktansi L dan konstanta waktu τ berubah jika Anda menggandakan jumlah lilitan?
  2. Mengapa lampu yang dipasang paralel dengan kumparan berkedip terang saat sakelar dibuka?
  3. Mengapa kumparan berinti besi melewatkan arus bolak-balik jauh lebih kecil daripada arus searah?

Simulasi terkait