Litar

Pengecasan RC

Tekan Main -- kapasitor mengecas pada lengkung eksponen (τ = RC)

Pengecasan RC — simulasi Litar interaktif. Tekan Main -- kapasitor mengecas pada lengkung eksponen (τ = RC) Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.

Pengecasan RC

Kapasitor mengecas secara eksponen apabila litar dihidupkan. Pemalar masa τ = RC.

Pada mulanya arus tinggi; apabila cas terkumpul, voltan kapasitor naik dan arus menurun ke arah sifar.

• τ = RC
• V_C(t) = ε(1 − e^(−t/τ))

Ringkasan penyiasatan

Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal

Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.

Soalan pemacu

Satu kapasitor mengecas melalui satu perintang daripada bateri 10 V. Adakah voltannya naik pada kadar malar, atau melambat ketika menghampiri voltan bateri?

Ramalan untuk ditimbang

• Voltan kapasitor naik pada kadar malar sehingga mencapai 10 V, kemudian berhenti.
• Pengecasan melambat -- kapasitor menghampiri 10 V tetapi tidak pernah benar-benar mencapainya dalam masa terhingga (penghampiran eksponen).
• Voltan kapasitor melampaui 10 V sebelum menetap semula.

Peranan pemboleh ubah

Apa yang anda tetapkan:

• Masa t (s)

Apa yang anda ukur:

• Pemalar masa τ (s)
• Voltan kapasitor V_c (V)

Bagaimana penyiasatan berjalan

1. Buka praset pengecasan-rc dan tekan Set semula. R = 100 Ω, C = 0.01 F, memberi pemalar masa τ = RC = 1 s; bateri membekalkan 10 V.
2. Aktifkan bacaan voltan-kapasitor.
3. Tekan Main dan rekod voltan kapasitor pada setiap masa tersenarai.

Persamaan pengawal

Pemalar Masa RC — τ = R·C

Pemalar masa τ = RC menetapkan skala masa gerak balas eksponen litar RC. Selepas satu τ, kapasitor mengecas mencapai kira-kira 63% voltan akhirnya; selepas kira-kira 5τ, ia pada dasarnya bercas penuh.

Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan

• Bagi satu percubaan, kira V_c = E(1 − e^(−t/τ)) menggunakan E = 10 V, τ = 1 s. Bandingkan dengan jadual.
• Pada t = τ (1 s), kapasitor mencapai kira-kira 63% daripada voltan akhir. Terangkan, menggunakan formula eksponen, mengapa ia mengambil lebih banyak pemalar masa lagi untuk sangat hampir kepada 10 V tetapi tidak pernah secara matematik mencapainya tepat.

Di mana ini muncul di luar makmal

• Jika anda menggandakan kemuatan C (mengekalkan R sama), pemalar masa τ = RC juga berganda. Adakah kapasitor mengambil masa lebih lama atau lebih pendek untuk mencapai 63% daripada 10 V? Mengapa kapasitor lebih besar mengambil masa lebih lama untuk mengecas melalui perintang yang sama?
• Kapasitor denilah kamera mengecas perlahan (saat) melalui laluan rintangan tinggi tetapi dinyahcas hampir serta-merta melalui tiub denilah (rintangan sangat rendah). Terangkan, menggunakan τ = RC, mengapa masa cas dan nyahcas boleh begitu berbeza bagi 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 ke Pengecasan RC
2. Tekan Main
3. Pilih kapasitor itu
4. Cas eksponen
5. Buka panel Sifat
6. Anda berjaya!

Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.

Buka Makmal Interaktif →

Muat turun lembaran makmal →

Pengecasan Kapasitor & Pemalar Masa