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Charge RC

Appuyez sur Lecture — le condensateur se charge selon une courbe exponentielle (τ = RC)

Charge RC — simulation interactive de Circuits. Appuyez sur Lecture — le condensateur se charge selon une courbe exponentielle (τ = RC) Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

charge RC

Un condensateur se charge exponentiellement quand le circuit est mis sous tension. Constante de temps τ = RC.

Au début, le courant est élevé  ; à mesure que la charge s'accumule, la tension du condensateur monte et le courant tombe vers zéro.

Constante de temps τ = RC
Tension du condensateur V_C(t) = ε(1 − e^(−t/τ))

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Un condensateur se charge via une résistance provenant d'une batterie 10 V. Sa tension augmente-t-elle à un rythme constant ou ralentit-elle à mesure qu'elle se rapproche de la tension de la batterie ?

Des pronostics à peser

La tension du condensateur augmente à un rythme constant jusqu'à atteindre 10 V, puis s'arrête.
La charge ralentit — le condensateur s'approche de 10 V mais ne l'atteint jamais vraiment en un temps fini (approche exponentielle).
La tension du condensateur dépasse 10 V avant de se stabiliser.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

Temps t (s)

Ce que vous mesurez  :

Constante de temps τ (s)
Tension du condensateur V_c (V)

Comment se déroule l'enquête

Ouvrez le préréglage de charge RC et appuyez sur Réinitialiser. R = 100 Ω, C = 0.01 F, donnant une constante de temps τ = RC = 1 s  ; la batterie alimente 10 V.
Activez la lecture de la tension du condensateur.
Appuyez sur Lecture et enregistrez la tension du condensateur à chaque heure indiquée.

Équation gouvernante

Constante de temps RC — τ = R·C

La constante de temps τ = RC définit l'échelle de temps de la réponse exponentielle d'un circuit RC. Après un τ, un condensateur de charge atteint environ 63 % de sa tension finale  ; après environ 5τ, il est essentiellement complètement chargé.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

Pour un essai, calculez V_c = E(1 − e^(−t/τ)) en utilisant E = 10 V, τ = 1 s. Comparez avec le tableau.
À t = τ (1 s), le condensateur atteint environ 63 % de la tension finale. Expliquez, à l'aide de la formule exponentielle, pourquoi il faut beaucoup plus de constantes de temps pour se rapprocher de 10 V mais ne l'atteint jamais mathématiquement exactement.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

Si vous doubliez la capacité C (en gardant R identique), la constante de temps τ = RC doublerait également. Le condensateur mettrait-il plus ou moins de temps à atteindre 63% de 10 V ? Pourquoi un condensateur plus gros met-il plus de temps à se charger à travers la même résistance ?
Un condensateur de flash d'appareil photo se charge lentement (en secondes) via un chemin à haute résistance mais se décharge presque instantanément à travers le tube flash (très faible résistance). Expliquez, en utilisant τ = RC, pourquoi les temps de charge et de décharge peuvent être si différents pour un même condensateur.

AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
IB Physics — B.5 Current and circuits
General High School Physics — Electricity & DC circuits
NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

Bienvenue dans charge RC
Appuyez sur Lecture
Sélectionnez le condensateur
charge exponentielle
Ouvrez l'Inspecteur
Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Charge d'un condensateur et constantes de temps

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