Keterlambatan arus pada induktor (dua lampu)

Kurikulum: APC, Sek II

Tujuan¶

Mengamati bagaimana induktor menunda kenaikan arus saat rangkaian dihubungkan.

Rangkaian¶

Sumber 6 V dan sakelar (terbuka). Dua cabang paralel dengan lampu 6 V / 0,5 W: bawah — lampu dan resistor 20 Ω, atas — lampu dan induktor 100 H dengan hambatan kumparan 20 Ω.

Langkah kerja¶

Tutup sakelar dan amati kedua lampu.
Buka sakelar.
Di kartu parameter induktor, turunkan induktansi menjadi 10 H dan ulangi.

Hasil yang diharapkan

Lampu dengan resistor langsung menyala; lampu dengan induktor menyala sekitar satu sampai dua detik kemudian, dan setelah itu kecerahan keduanya sama: hambatan kedua cabang sama besar. Setelah sakelar dibuka, kedua lampu padam bersamaan, dalam sekitar setengah detik: arus induktor terus mengalir dalam lintasan tertutup yang dibentuk oleh kedua cabang dan melewati kedua lampu. Waktu kenaikan arus sekitar \(L / R\). Pada 10 H keterlambatannya sepuluh kali lebih singkat — sekitar sepersepuluh detik, tetapi mata masih dapat menangkapnya. Induktor 100 H dengan kumparan 20 Ω sangat besar: untuk induktor sekolah berinti besi, \(L / R\) sebesar sepersekian detik, dan keterlambatan pada rangkaian nyata sama singkatnya.

Pertanyaan¶

Mengapa induktor mencegah arus naik seketika?
Mengapa kedua lampu menyala sama terang dalam keadaan stabil?

Jawaban

Ketika arus berubah, medan magnet kumparan berubah dan menimbulkan GGL induksi diri yang sebanding dengan laju perubahannya, \(L \cdot \Delta I / \Delta t\), dan arahnya melawan perubahan itu. Lompatan seketika memerlukan GGL yang besarnya tak hingga, sehingga arus naik secara bertahap, dalam waktu sekitar \(L / R\): satu sampai dua detik dengan 100 H pada rangkaian ini.
Dalam keadaan stabil arus tidak lagi berubah, sehingga tidak ada GGL induksi diri, dan induktor berperilaku seperti kumparannya yang berhambatan 20 Ω. Kedua cabang kemudian sama-sama berisi lampu yang terhubung seri dengan 20 Ω pada tegangan yang sama, sehingga arus dan kecerahannya sama.