RC Charging: Exponential na Paglapit ng Capacitor

1 · Humula

Ang capacitor ay nagcha-charge sa pamamagitan ng resistor mula sa 10 V na baterya. Constant ba ang rate ng pagtaas ng boltahe nito, o bumabagal ito habang lumalapit sa boltahe ng baterya?

• Tumaas nang constant ang rate hanggang umabot sa 10 V, tapos huminto.
• Bumabagal ang charging — lumalapit ang capacitor sa 10 V pero hindi ito eksaktong naabot sa finite na oras (exponential na paglapit).
• Lalampas muna sa 10 V ang boltahe bago bumaba.

2 · Mag-set Up

1. Buksan ang rc-charging preset at pindutin ang I-reset. R = 100 Ω, C = 0.01 F, na nagbibigay ng time constant na τ = RC = 1 s; 10 V ang ibinibigay ng baterya.
2. I-enable ang capacitor-voltage readout.
3. Pindutin ang I-play at itala ang boltahe ng capacitor sa bawat nakatalang oras.

3 · Mangulekta ng Data

I-plot ang boltahe ng capacitor V_c (y-axis) laban sa oras t (x-axis) para sa tatlong reading. Humahapay ba ang kurba habang lumalapit sa 10 V?

4 · Mag-analisa

1. Para sa isang trial, kalkulahin ang V_c = E(1 − e^(−t/τ)) gamit ang E = 10 V, τ = 1 s. Ihambing sa table.
2. Sa t = τ (1 s), umaabot ang capacitor sa mga 63% ng final na boltahe. Ipaliwanag, gamit ang exponential formula, kung bakit marami pang time constant ang kailangan para humigpit na malapit sa 10 V pero hindi ito eksaktong matematikal na naabot.

5 · Palawakin

1. Kung idoble mo ang capacitance C (pareho ang R), idodoble rin ang time constant na τ = RC. Mas matagal o mas maikli bago umabot ang capacitor sa 63% ng 10 V? Bakit mas matagal mag-charge ang mas malaking capacitor sa parehong resistor?
2. Ang capacitor ng camera flash ay mabagal mag-charge (segundo) sa mataas na resistance pero halos agad nagdi-discharge sa flash tube (napakababang resistance). Ipaliwanag, gamit ang τ = RC, kung bakit napakamagkaiba ng charge at discharge time para sa parehong capacitor.

Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito

← Bumalik sa experiment