Ana içeriğe geç

Osiloskopta RL devresi

Öğretim programları: APC, Sek II

Tam sürümü aç ↗

Amaç

RL devresinde akımın artışını ve azalışını gözlemlemek ve \(L / R\) zaman sabitini ölçmek.

Düzenek

AC gerilim kaynağı — 0'dan 5 V'a kare dalga (genlik 2,5 V, DC ofset 2,5 V), 10 Hz. Seri bağlı 1 H'lik bir bobin (sargı 10 Ω) ve 100 Ω'luk bir direnç. Osiloskop: CH1 — kaynak, CH2 — direnç (üzerindeki gerilim akımla orantılıdır), DUAL modu, 2 V/bölme, 5 ms/bölme, tetikleme CH1'den, 2,5 V'ta.

İşlem basamakları

  1. CH2 sinyalini inceleyin.
  2. Direnç üzerindeki gerilimin kararlı durumdaki değerinin %63'üne ulaşması için geçen süreyi ölçün.
  3. Direncin parametre kartında 100 Ω'u 220 Ω olarak değiştirin ve tekrarlayın.
Beklenen sonuç

Akım üstel olarak artar ve azalır. Direnç üzerindeki kararlı durum gerilimi yaklaşık 4,5 V'tur (5 V · 100 / 110); bunun %63'üne — yaklaşık 2,9 V'a — \(\tau = L / R\) ≈ 9 ms sonra, yani iki bölmeden biraz az bir sürede ulaşılır. 50 ms'lik yarım periyot beş \(\tau\) süresinden uzundur, bu yüzden akım sabitlenmeye zaman bulur; daha yüksek bir frekansta 4,5 V'a ulaşamazdı ve %63'ün daha küçük bir değerden alınması gerekirdi. 220 Ω ile \(\tau\) yaklaşık 4,4 ms'ye düşer.

Sorular

  1. Direnç arttıkça zaman sabiti neden azalır?
  2. RL devresi RC devresine hangi yönden benzer, hangi yönden farklıdır?
Cevaplar
  1. İlk anda kaynağın tüm gerilimi bobin üzerindedir, bu yüzden akım, direnç ne olursa olsun \(U / L\) hızıyla artmaya başlar. Daha büyük bir direnç, kararlı durumdaki \(U / R\) akımını düşürür ve aynı başlangıç hızında akım bu değere daha çabuk yaklaşır; \(\tau = L / R\) bağıntısı buradan gelir. 220 Ω ile toplam direnç 110 Ω yerine yaklaşık 230 Ω olur ve \(\tau\) yaklaşık 4,4 ms'ye düşer.
  2. Her iki devrede de gerilimler ve akım bir zaman sabitiyle üstel olarak değişir: bir \(\tau\) sonra değişimin %63'ü gerçekleşir, beşinin sonunda ise değişim pratikte tamamlanır; buradaki direnç sinyali, RC devresindeki kondansatör sinyaliyle aynı biçimdedir. İki devre, hangi büyüklüğün sıçrama yapamadığı ve kararlı durum bakımından farklıdır: RC'de kondansatör gerilimi süreklidir ve akım sıfıra kadar söner, RL'de bobin akımı süreklidir ve \(U / R\) değerinde sabitlenir. \(\tau = R \cdot C\) dirençle artar, \(\tau = L / R\) ise azalır.