RC चार्जिंग: संधारित्राची घातांकीय जवळ येण्याची वाट

1 · अनुमान

संधारित्र 10 V बॅटरीतून रोधमार्फत चार्ज होतो. त्याचा व्होल्टेज स्थिर दराने वाढतो, की बॅटरी-व्होल्टेजाजवळ येताना हळू होतो?

• संधारित्राचा व्होल्टेज स्थिर दराने 10 V पर्यंत वाढतो, मग थांबतो.
• चार्जिंग हळू होते — संधारित्र 10 V कडे जातो पण निश्चित वेळात कधीच नेमका पोहोचत नाही (घातांकीय जवळ येणे).
• संधारित्राचा व्होल्टेज 10 V ओलांडून मग परत येतो.

2 · मांडणी

1. आरसी-चार्जिंग प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. R = 100 Ω, C = 0.01 F, म्हणून वेळ-अचूकता गुणक τ = RC = 1 s; बॅटरी 10 V देते.
2. संधारित्र-व्होल्टेज वाचन सुरू करा.
3. प्ले दाबा व दिलेल्या प्रत्येक वेळी संधारित्राचा व्होल्टेज नोंदवा.

3 · डेटा गोळा करा

तुमच्या तीन वाचनांसाठी संधारित्र व्होल्टेज V_c (y-अक्ष) विरुद्ध वेळ t (x-अक्ष) काढा. वक्र 10 V कडे येताना सपाट होते का?

4 · विश्लेषण

1. एका फेरीसाठी E = 10 V, τ = 1 s सह V_c = E(1 − e^(−t/τ)) काढा. तक्त्याशी तुलना करा.
2. t = τ (1 s) वर संधारित्र अंतिम व्होल्टेजाच्या सुमारे 63% पर्यंत येतो. घातांकीय सूत्र वापरून, 10 V च्या खूप जवळ येण्यास बरेच वेळ-अचूकता गुणक का लागतात पण गणितीयदृष्ट्या तो कधीच नेमका पोहोचत नाही ते स्पष्ट करा.

5 · विस्तार

1. संधारकता C दुप्पट केल्यास (R तशाच), वेळ-अचूकता गुणक τ = RC दुप्पट होईल. संधारित्र 10 V च्या 63% पर्यंत येण्यास जास्त की कमी वेळ लागेल? त्याच रोधमार्फत मोठ्या संधारित्राला चार्ज होण्यास जास्त वेळ का लागतो?
2. कॅमेरा-फ्लॅश संधारित्र जास्त-प्रतिरोध मार्गातून हळूहळू (सेकंदांत) चार्ज होतो पण फ्लॅश-नळीतून (खूप कमी प्रतिरोध) झटपट् डिस्चार्ज होतो. τ = RC वापरून, त्याच संधारित्रासाठी चार्ज व डिस्चार्ज वेळा एवढ्या वेगळ्या का असू शकतात ते स्पष्ट करा.

या प्रयोगामागील भौतिकशास्त्र

← प्रयोगाकडे परत

138 मोफत मुद्रणयोग्य भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळा कार्यपत्रिका