Pengecasan RC: Penghampiran Eksponen Kapasitor

1 · Ramal

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

• 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.

2 · Susun

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.

3 · Kumpul Data

Plot voltan kapasitor V_c (paksi-y) melawan masa t (paksi-x) bagi tiga bacaan anda. Adakah lengkung merata ketika menghampiri 10 V?

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira V_c = E(1 − e^(−t/τ)) menggunakan E = 10 V, τ = 1 s. Bandingkan dengan jadual.
2. 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.

5 · Lanjutkan

1. 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?
2. 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.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma