RC laadimine: kondensaatori eksponentlik lähenemine

1 · Ennusta

Kondensaator laebub takisti kaudu 10 V patareilt. Kas tema pinge tõuseb ühtlasest tempos või aeglustub, kui ta patarei pingele läheneb?

• Kondensaatori pinge tõuseb ühtlasest tempos, kuni jõuab 10 V-le, siis peatub.
• Laadimine aeglustub — kondensaator läheb 10 V-le ligi, aga ei jõua lõplikus ajas päriselt sinna (eksponentlik lähenemine).
• Kondensaatori pinge lööb üle 10 V enne tagasi seatumist.

2 · Seadista

1. Ava RC-laadimise eelseadistus ja vajuta Lähtesta. R = 100 Ω, C = 0,01 F, mis annab ajakonstandi τ = RC = 1 s; patarei annab 10 V.
2. Lülita sisse kondensaatori pinge näit.
3. Vajuta Esita ja kirjuta kondensaatori pinge üles igal loetletud ajal.

3 · Kogu andmeid

Joonista kondensaatori pinge V_c (y-telg) aja t (x-telg) suhtes oma kolme näidu jaoks. Kas kõver tasandub, kui 10 V-le läheneb?

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses V_c = E(1 − e^(−t/τ)), kasutades E = 10 V, τ = 1 s. Võrdle tabeliga.
2. Ajal t = τ (1 s) jõuab kondensaator umbes 63 %-ni lõpppingest. Selgita eksponentvalemi abil, miks palju rohkem ajakonstante kulub, et 10 V-ile väga lähedale jõuda, aga matemaatiliselt ei jõuta sinna kunagi täpselt.

5 · Laienda

1. Kui sa kahekordistaksid mahtuvuse C (hoides R sama), kahekordistuks ka ajakonstant τ = RC. Kas kondensaator võtaks kauem või vähem aega, et jõuda 63 %-ni 10 V-st? Miks suurem kondensaator laebub sama takisti kaudu kauem?
2. Välklambi kondensaator laebub aeglaselt (sekunditega) läbi kõrge takistuse tee, aga laetakse peaaegu hetkega läbi välklambi toru (väga madal takistus). Selgita τ = RC abil, miks laadimise ja tühjenemise ajad saavad sama kondensaatori jaoks nii erinevad olla.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte