Tħaffil RC: L-Avviċinament Esponenzjali ta’ Kondensatur

1 · Ippreddi

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?

2 · Tħejjija

  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.

3 · Ħu d-Dejta

Ħin t (s)Kostanti ta’ Ħin τ (s)Voltaġġ tal-kondensatur V_c (V)
0.50
1.00
2.00

Ipinġi l-voltaġġ tal-kondensatur V_c (ass ġewwa) kontra l-ħin t (ass mal-ġenb) għat-tliet qarijiet tiegħek. Il-kurva tstabilixxi hekk kif tersaq lejn 10 V?

4 · Analizza

  1. Għal prova waħda, ikkalkula V_c = E(1 − e^(−t/τ)) bl-użu ta’ E = 10 V, τ = 1 s. Qabbel mat-tabella.
  2. 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.

5 · Estendi

  1. 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?
  2. 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.

Il-Fiżika Wara Dan l-Esperiment

Kostanti ta’ Ħin RC

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.

← Lura għall-esperiment

Ċirkwiti

138 Folja ta’ Lab ta’ Fiżika Stampabbli u B’Xejn