Sirkuit dengan Resistor dan Induktor (Sirkuit LR)
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| inductor/ɪnˈdʌktə/ | induktor |
Sakelar dibalik dan arus butuh waktu untuk naik
- Tutup sakelar pada resistor murni dan arus melompat naik seketika.
- Tambahkan induktor dan arus naik secara bertahap sebagai gantinya.
- GGL balik induktor melawan perubahan mendadak, memperlambat kenaikan.
- Resistor dan induktor bersama-sama membentuk rangkaian LR — kerabat magnetik dari RC.
Arus naik secara eksponensial
- Tutup sakelar dan arus naik: $I(t) = \dfrac{\varepsilon}{R}\left(1 - e^{-t/\tau}\right)$.
- Arus dimulai dari nol, naik cepat, lalu mereda menuju nilai akhirnya $\varepsilon/R$.
- Penolakan induktor paling kuat di awal dan memudar saat $I$ menjadi stabil.
- Bentuk kurva sama dengan kurva eksponensial kapasitor pengisian RC.
Jangka panjang setelah sakelar ditutup, arus LR menetap pada $\varepsilon/$ ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Arus stabil akhir adalah $\varepsilon/R$ (induktor bertindak seperti kawat).
Konstanta waktu τ = L/R
- Skala waktu alami di sini adalah $\tau = \dfrac{L}{R}$.
- Dalam satu $\tau$, arus mencapai sekitar $63\%$ dari nilai akhirnya.
- Setelah sekitar $5\tau$, arus essentially berada pada $\varepsilon/R$.
- $L$ yang lebih besar (inersia lebih banyak) atau $R$ yang lebih kecil membuat kenaikan lebih lambat.
Konstanta waktu dari sirkuit LR adalah:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Untuk sirkuit LR $\tau = L/R$.
Sirkuit LR memiliki $L = 10\ \text{H}$ dan $R = 5\ \Omega$. Temukan $\tau$ (dalam s).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\tau = L/R = 10/5 = 2\ \text{s}$.
Dua ekstrem induktor
- Pada detik pertama ($t = 0$): induktor memblokir perubahan, bertindak seperti celah terbuka (arus nol).
- Setelah waktu yang lama ($t \to \infty$): arus stabil, sehingga induktor bertindak seperti kawat biasa.
- Perhatikan bahwa ini adalah kebalikan dari perilaku kapasitor.
- Kedua batas limit ini memungkinkan Anda memeriksa jawaban LR apa pun dengan cepat.
Sirkuit LR saat dinyalakan
Induktor menahan perubahan mendadak. Urutkan setiap fakta berdasarkan momen yang digambarkannya.
Pada detik pertama sakelar ditutup, induktor bertindak seperti:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Ia memblokir perubahan mendadak, sehingga pada $t=0$ arusnya nol (celah terbuka).
Perilaku awal dan akhir induktor adalah kebalikan dari perilaku kapasitor.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Induktor: terbuka lalu kawat. Kapasitor: kawat lalu terbuka. Mereka terbalik.
Mematikan bisa menyebabkan percikan
- Buka sakelar dan arus mencoba turun ke nol sekaligus.
- Induktor melawan perubahan $dI/dt$ yang besar itu dengan GGL balik yang besar.
- Lonjakan tersebut dapat melompati celah sakelar sebagai percikan api.
- Inilah sebabnya mengapa rangkaian dengan kumparan besar memerlukan perlindungan saat dimatikan.
Pilih semua pernyataan benar tentang sirkuit LR.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Kenaikan eksponensial, τ = L/R, diblokir pada t = 0. Kenaikan bersifat bertahap, bukan instan.
Rangkaian LR memiliki $L = 6\ \text{H}$ dan $R = 2\ \Omega$. Temukan konstanta waktunya.
- $\tau = \dfrac{L}{R} = \dfrac{6}{2} = 3\ \text{s}$.
- Setelah $3\ \text{s}$ arus sekitar $63\%$ dari $\varepsilon/R$.
Batas-batas induktor adalah kebalikan dari kapasitor. Pada $t = 0$ induktor bertindak seperti celah terbuka (memblokir arus), dan pada $t \to \infty$ seperti kawat biasa. Menukar batas ini — atau menyamakannya dengan kapasitor — adalah kesalahan klasik LR.
Dalam rangkaian LR, arus naik sebagai $I = \tfrac{\varepsilon}{R}(1 - e^{-t/\tau})$ dengan konstanta waktu $\tau = L/R$ (sekitar $63\%$ per $\tau$). Pada $t=0$ induktor bertindak seperti celah terbuka, dan pada $t\to\infty$ seperti kawat — kebalikan dari kapasitor.