![]() |
Obwód składa się ze źródła siły
elektromotorycznej ![]() |
|
|
(6.3.1) | |
Rys. 6.3.1. Schemat obwodu RL |
Zakładamy, że oporność (omowa) indukcyjności jest zaniedbywanie mała. W momencie czasu (t=0) zmieniamy położenie przełącznika do pozycji 2. Odłączenie SEM spowoduje zmianę strumienia indukcji i w konsekwencji pojawienia się siły elektromotorycznej samoindukcji, która zgodnie z regułą Lenza będzie przeciwstawiać się zanikowi prądu w obwodzie. Przez oporność R popłynie prąd I spełniający równanie, które możemy zapisać w postaci
|
(6.3.2) |
lub w postaci równania różniczkowego o rozdzielonych zmiennych
|
(6.3.3) |
Całkując obie strony tego równania otrzymujemy
|
(6.3.4) |
gdzie
jest stałą całkowania. Z równości (6.3.4) i własności logarytmów
naturalnych wynika, że
|
(6.3.5) |
Jak zwykle, do wyznaczenia stałej całkowania wykorzystujemy warunki początkowe pamiętając, że dla t=0 wartość prądu dana była wzorem (6.3.1). Podstawiając te wartości do wzoru ( 6.3.5) otrzymujemy rozwiązanie równania (6.3.3.) w postaci
|
(6.3.6) |
Uzyskany rezultat pokazuje, że prąd w obwodzie będzie zanikał zgodnie z zależnością
wykładniczą, zaś szybkość zanikania określona jest przez
stosunek oporności do indukcyjności obwodu. Odwrotność tego stosunku, to
stała czasowa obwodu RL, którą oznaczyliśmy
symbolem
,
|
(6.3.7) |
Im większa stała czasowa, tym wolniej zanika prąd w obwodzie. Kiedy jednak po rozwarciu obwodu pozostawiamy go otwartym, a indukcyjność jest duża, to wysokie indukowane napięcie powoduje powstawanie iskry lub łuku elektrycznego.
Kiedy z kolei przełącznik przestawiamy z pozycji 2 do pozycji 1 mamy sytuację odwrotną. Zgodnie z reguła Lenza efekt pojawienia się SEM samoindukcji sprawi, że prąd będzie narastał powoli, a czas narastania określony będzie znów przez stałą czasową obwodu. Drugie prawo Kirchhoffa dla takiego obwodu zapiszemy w postaci
. |
(6.3.8) |
Rozwiązanie tego równania niejednorodnego (podane tu bez szczegółów rozwiązywania) ma postać
|
(6.3.9) |
Równanie to określa szybkość narastania prądu w obwodzie z indukcyjnością L.
![]() |
Zależność zanikania i narastania prądu w obwodzie z indukcyjnością
przedstawia Rys.6.3.2. dla dwóch różnych stałych
czasowych.
Rys.6.3.2. Zależności czasowe dla obwodu RL. |