Ċirkwiti

Tħaffil RC

Agħfas Riproduċi — il-kondensatur jitħaffel fuq kurva esponenzjali (τ = RC)

Tħaffil RC — simulazzjoni interattiva ta’ Ċirkwiti. Agħfas Riproduċi — il-kondensatur jitħaffel fuq kurva esponenzjali (τ = RC) Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.

Tqabbil RC

Kondensatur jitħaffel esponenzjalment meta ċ-ċirkwit jieħu l-enerġija. Il-kostanti ta’ żmien τ = RC.

Fil-bidu il-kurrent hu għoli; hekk kif iċ-ċarqa tinġabar, il-voltaġġ tal-kondensatur jitla’ u l-kurrent jonqos lejn żero.

• τ = RC
• V_C(t) = ε(1 − e^(−t/τ))

Sommarju ta’ investigazzjoni

Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab

Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.

Mistoqsija ta’ tmexxija

Kondensatur jitħaffel permezz ta’ reżistur minn batterija ta’ 10 V. Il-voltaġġ tiegħu jitla’ b’rata kostanti, jew jonqos fil-veloċità hekk kif jersaq lejn il-voltaġġ tal-batterija?

Predizzjonijiet biex jitqiesu

• Il-voltaġġ tal-kondensatur jitla’ b’rata kostanti sakemm jilħaq 10 V, imbagħad jieqaf.
• It-tħaffil jonqos fil-veloċità — il-kondensatur jersaq lejn 10 V imma qatt ma jilħaqh eżattament f’ħin finit (avviċinament esponenzjali).
• Il-voltaġġ tal-kondensatur jaqbeż 10 V qabel ma jistabilixxi lura.

Rwoli tal-varjabbli

X’issettja:

• Ħin t (s)

X’tkejjel:

• Kostanti ta’ Ħin τ (s)
• Voltaġġ tal-kondensatur V_c (V)

Kif taħdem l-investigazzjoni

1. Iftaħ il-preset ta’ rc-charging u agħfas Reset. R = 100 Ω, C = 0.01 F, u jagħtu kostanti ta’ żmien τ = RC = 1 s; il-batterija tforni 10 V.
2. Attiva l-qari ta’ voltaġġ tal-kondensatur.
3. Agħfas Riproduċi u irrekordja l-voltaġġ tal-kondensatur f’kull ħin mniżżel.

l-ekwazzjoni li tiggwida

Kostanti ta’ Ħin RC — τ = R·C

Il-kostanti ta’ żmien τ = RC tissettja l-iskala ta’ żmien ta’ tweġiba esponenzjali ta’ ċirkwit RC. Wara τ waħda, kondensatur li jitħaffel jilħaq madwar 63% tal-voltaġġ finali tiegħu; wara madwar 5τ, hu prattikament mħaffel għal kollha.

X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu

• Għal prova waħda, ikkalkula V_c = E(1 − e^(−t/τ)) bl-użu ta’ E = 10 V, τ = 1 s. Qabbel mat-tabella.
• F’t = τ (1 s), il-kondensatur jilħaq madwar 63% tal-voltaġġ finali. Ispjega, bl-użu tal-formula esponenzjali, għalfejn jieħu ħafna kostanti ta’ żmien aktar biex jersaq ħafna qrib 10 V imma qatt ma jilħaqha matematiċament eżattament.

Fejn dan jidher lil hinn mill-lab

• Jekk iddubbja l-kapaċitanza C (biż-żomm ta’ R l-istess), il-kostanti ta’ żmien τ = RC tkun tiddubbja ukoll. Il-kondensatur jieħu aktar jew inqas ħin biex jilħaq 63% ta’ 10 V? Għalfejn kondensatur akbar jieħu aktar ħin biex jitħaffel mill-istess reżistur?
• Kondensatur ta’ flash ta’ kamera jitħaffel bil-mod (sekondi) permezz ta’ triq ta’ reżistenza għolja imma jitfaċċa kważi istantanjament mit-tubu tal-flash (reżistenza ħafna baxxa). Ispjega, bl-użu ta’ τ = RC, għalfejn il-ħinijiet ta’ tħaffil u tfaċċar jistgħu jkunu differenti daqshekk għall-istess kondensatur.

• 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. Merħba għal Tħaffil RC
2. Agħfas Riproduċi
3. Agħżel il-kondensatur
4. Tħaffil esponenzjali
5. Iftaħ il-pannell tal-Proprjetajiet
6. Għamirtha!

Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.

Iftaħ Lab Interattiv →

Niżżel il-folja →

Tħaffil ta’ Kondensatur u Kostanti ta’ Żmien