Rangkaian

Pengisian RC

Tekan Putar — kapasitor terisi pada kurva eksponensial (τ = RC)

Pengisian RC — simulasi Rangkaian interaktif. Tekan Putar — kapasitor terisi pada kurva eksponensial (τ = RC) Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.

Pengisian RC

Sebuah kapasitor terisi secara eksponensial saat rangkaian dialiri energi. Konstanta waktu τ = RC.

Pada awalnya arus tinggi; seiring muatan terakumulasi, tegangan kapasitor naik dan arus turun menuju nol.

• τ = RC
• V_C(t) = ε(1 − e^(−t/τ))

Singkat investigasi

Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab

Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.

Pertanyaan mengemudi

Sebuah kapasitor diisi melalui resistor dari baterai 10 V. Apakah voltasenya naik dengan kecepatan konstan, atau justru melambat saat mendekati voltase baterai?

Prediksi untuk ditimbang

• Tegangan kapasitor naik dengan laju konstan hingga mencapai 10 V, kemudian berhenti.
• Pengisian daya melambat — kapasitor mendekati 10 V tetapi tidak pernah mencapainya dalam waktu terbatas (pendekatan eksponensial).
• Tegangan kapasitor melampaui 10 V sebelum kembali turun.

Peran variabel

Apa yang Anda tetapkan:

• Waktu t (s)

Apa yang Anda ukur:

• Konstanta waktu τ (s)
• Tegangan kapasitor V_c (V)

Bagaimana penyelidikannya berjalan

1. Buka preset rc-charging dan tekan Reset. R = 100 Ω, C = 0.01 F, memberikan konstanta waktu τ = RC = 1 s; baterai memasok 10 V.
2. Aktifkan pembacaan tegangan kapasitor.
3. Tekan Putar dan catat tegangan kapasitor pada setiap waktu yang tercantum.

Persamaan yang mengatur

Konstanta Waktu RC — τ = R·C

Konstanta waktu τ = RC menetapkan skala waktu respons eksponensial rangkaian RC. Setelah satu τ, kapasitor pengisian mencapai sekitar 63% dari tegangan akhirnya; setelah sekitar 5τ, pada dasarnya terisi penuh.

Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak

• Untuk satu percobaan, hitung V_c = E(1 − e^(−t/τ)) menggunakan E = 10 V, τ = 1 s. Bandingkan dengan tabel.
• Pada t = τ (1 s), kapasitor mencapai sekitar 63% dari tegangan akhir. Jelaskan, dengan menggunakan rumus eksponensial, mengapa dibutuhkan lebih banyak konstanta waktu untuk mendekati 10 V tetapi secara matematis tidak pernah mencapainya secara tepat.

Di mana hal ini muncul di luar lab

• Jika Anda menggandakan kapasitansi C (menjaga R tetap sama), konstanta waktu τ = RC juga akan berlipat ganda. Apakah kapasitor memerlukan waktu lebih lama atau lebih pendek untuk mencapai 63% dari 10 V? Mengapa kapasitor yang lebih besar membutuhkan waktu lebih lama untuk mengisi daya melalui resistor yang sama?
• Kapasitor lampu kilat kamera mengisi daya secara perlahan (detik) melalui jalur dengan hambatan tinggi, namun habis hampir seketika melalui tabung flash (hambatan sangat rendah). Jelaskan, dengan menggunakan τ = RC, mengapa waktu pengisian dan pengosongan bisa sangat berbeda untuk kapasitor yang sama.

• 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

1. Selamat datang di pengisian RC
2. Tekan Putar
3. Pilih kapasitor
4. Pengisian eksponensial
5. Buka inspektur
6. Berhasil!

Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.

Buka Lab Interaktif →

Unduh lembar lab →

Pengisian Kapasitor & Konstanta Waktu