RC punjenje: eksponencijalni približavanje kondenzatora

1 · Predviđanje

Kondenzator se puni kroz otpornik iz baterije od 10 V. Raste li njegov napon stalnom stopom ili usporava dok se približava naponu baterije?

• Napon kondenzatora raste stalnom stopom dok ne dosegne 10 V, tada stane.
• Punjenje usporava — kondenzator se približava 10 V, ali nikad ga točno ne dostiže u konačnom vremenu (eksponencijalni prilaz).
• Napon kondenzatora preleti 10 V prije nego se smiri.

2 · Postava

1. Otvori postav rc-charging i pritisni Resetiraj. R = 100 Ω, C = 0.01 F, dajući vremensku konstantu τ = RC = 1 s; baterija daje 10 V.
2. Omogući očitanje napona kondenzatora.
3. Pritisni Pokreni i zabilježi napon kondenzatora pri svakom navedenom vremenu.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj napon kondenzatora V_c (y-os) naspram vremena t (x-os) za svoja tri očitanja. Izravnava li se krivulja kako se približava 10 V?

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj V_c = E(1 − e^(−t/τ)) koristeći E = 10 V, τ = 1 s. Usporedi s tablicom.
2. Pri t = τ (1 s), kondenzator dostiže oko 63% konačnog napona. Objasni, koristeći eksponencijalnu formulu, zašto treba mnogo više vremenskih konstanti za vrlo blizu 10 V, ali ga matematički nikad točno ne dostiže.

5 · Proširenje

1. Kad bi udvostručio kapacitet C (zadržavajući R isti), vremenska konstanta τ = RC bi se također udvostručila. Bi li kondenzatoru trebalo dulje ili kraće da dostigne 63% od 10 V? Zašto većem kondenzatoru treba dulje da se napuni kroz isti otpornik?
2. Kondenzator bljeskalice puni se sporo (sekunde) kroz put visokog otpora, ali se pražni gotovo trenutačno kroz cijev bljeskalice (vrlo nizak otpor). Objasni, koristeći τ = RC, zašto vrijeme punjenja i pražnjenja mogu biti toliko različita za isti kondenzator.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis