Цепь с катушкой и сопротивлением
Цепь с катушкой и сопротивлением — это электрическая цепь, в которой катушка с индуктивностью \(L\) соединена с резистором сопротивлением \(R\). При включении ток возрастает не сразу, а при отключении не исчезает мгновенно: катушка препятствует резкому изменению тока.
Индуктивность характеризует способность катушки создавать ЭДС самоиндукции при изменении тока. Электрическое сопротивление ограничивает ток и превращает электрическую энергию в теплоту. Поэтому после подключения источника постоянного напряжения ток постепенно приближается к установившемуся значению \(I_0=\frac{U}{R}\).
Основные закономерности
При включении цепи ток начинается с нуля, если до этого цепь была разомкнута, и увеличивается по закону \(I(t)=I_0\left(1-e^{-tR/L}\right)\). При отключении источник убирают, а ток уменьшается от начального значения по закону \(I(t)=I_0e^{-tR/L}\). В обоих случаях ток через идеальную катушку не может измениться скачком.
Пусть \(U=12\) В, \(R=6\) Ом. После длительного подключения установившийся ток равен \(I_0=\frac{12}{6}=2\) А. Сразу после включения ток равен нулю, а затем постепенно приближается к \(2\) А. При отключении он также начнёт уменьшаться постепенно.
RL-цепь не следует смешивать с цепью с конденсатором и резистором. В RL-цепи не может скачком измениться ток, а в RC-цепи — напряжение на конденсаторе. Переходный процесс в цепи с индуктивностью описывает именно временное изменение тока до установившегося режима.
Что произойдёт с током в катушке сразу после замыкания цепи, если до замыкания ток был равен нулю?
Главное
- RL-цепь содержит катушку с индуктивностью \(L\) и сопротивление \(R\).
- При включении ток возрастает, при отключении убывает; мгновенный скачок тока невозможен.
- Установившийся ток при постоянном напряжении источника равен \(I_0=\frac{U}{R}\); скорость переходного процесса определяется отношением \(\frac{L}{R}\).