RC kraunimasis: kondensatoriaus eksponentinis artėjimas

1 · Spėk

Kondensatorius kraunasi per rezistorių nuo 10 V baterijos. Ar jo įtampa kyla pastoviu tempu, ar lėtėja jam artėjant prie baterijos įtampos?

• Kondensatoriaus įtampa kyla pastoviu tempu, kol pasiekia 10 V, tada stoja.
• Kraunimasis lėtėja — kondensatorius artėja prie 10 V, bet niekada visiškai jų nepasiekia baigtiniame laike (eksponentinis artėjimas).
• Kondensatoriaus įtampa peršoka 10 V prieš nusistovėdama.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „RC kraunimasis“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. R = 100 Ω, C = 0.01 F, duodantys laiko konstantą τ = RC = 1 s; baterija tiekia 10 V.
2. Įjunk kondensatoriaus įtampos rodmuo.
3. Spausk Leisti ir užsirašyk kondensatoriaus įtampą kiekvienu nurodytu laiku.

3 · Rink duomenis

Braišyk kondensatoriaus įtampą V_c (y ašis) prieš laiką t (x ašis) savo trims rodmenims. Ar kreivė išsilygina artėdama prie 10 V?

4 · Analizuok

1. Vienam bandymui apskaičiuok V_c = E(1 − e^(−t/τ)) naudodamas E = 10 V, τ = 1 s. Palygink su lentele.
2. Esant t = τ (1 s), kondensatorius pasiekia maždaug 63 % galutinės įtampos. Paaiškink, naudodamas eksponentinę formulę, kodėl reikia dar daug laiko konstantų, kad labai priartėtum prie 10 V, bet matematiškai niekada jų tiksliai nepasieki.

5 · Išplėsk

1. Jei padvigubintum talpą C (R palikdamas tą patį), laiko konstanta τ = RC irgi pasidvigubintų. Ar kondensatoriui reikėtų ilgiau ar trumpiau pasiekti 63 % nuo 10 V? Kodėl didesnis kondensatorius kraunasi ilgiau per tą patį rezistorių?
2. Fotoaparato blykstės kondensatorius kraunasi lėtai (sekundėmis) per didelės varžos kelią, bet išsikrauna beveik akimirksniu per blykstės lempą (labai maža varža). Paaiškink, naudodamas τ = RC, kodėl įkrovimo ir iškrovimo laikai gali taip smarkiai skirtis tam pačiam kondensatoriui.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai