Polnjenje RC: eksponentni približevanje kondenzatorja

1 · Predvidi

Kondenzator se polni skozi upornik iz baterije 10 V. Ali njegova napetost raste s konstantno hitrostjo, ali upočasni, ko se približuje napetosti baterije?

• Napetost kondenzatorja raste s konstantno hitrostjo, dokler ne zadene 10 V, nato se ustavi.
• Polnjenje upočasni — kondenzator se približuje 10 V, a je v končnem času nikoli čisto ne doseže (eksponentni približek).
• Napetost kondenzatorja prestreli 10 V, preden se umiri nazaj.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev rc-charging in pritisni Ponastavi. R = 100 Ω, C = 0,01 F, kar da časovno konstanto τ = RC = 1 s; baterija daje 10 V.
2. Omogoči odčitek napetosti kondenzatorja.
3. Pritisni Predvajaj in zabeleži napetost kondenzatorja ob vsakem naštevanem času.

3 · Zberi podatke

Nariši napetost kondenzatorja V_c (os y) proti času t (os x) za svoje tri odčitke. Ali se krivulja izravna, ko se približuje 10 V?

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj V_c = E(1 − e^(−t/τ)) z E = 10 V, τ = 1 s. Primerjaj s tabelo.
2. Pri t = τ (1 s) kondenzator doseže približno 63 % končne napetosti. Z eksponentno formulo razloži, zakaj potrebuje še veliko časovnih konstant, da pride zelo blizu 10 V, a je matematično nikoli ne doseže točno.

5 · Razširi

1. Če bi podvojil kapaciteto C (z istim R), bi se časovna konstanta τ = RC prav tako podvojila. Ali bi kondenzator potreboval dlje ali krajše, da doseže 63 % od 10 V? Zakaj večji kondenzator potrebuje dlje, da se napolni skozi isti upornik?
2. Kondenzator bliskavice kamere se počasi polni (sekunde) skozi pot z visokim uporom, a se izprazni skoraj takoj skozi cev bliskavice (zelo nizek upor). Z τ = RC razloži, zakaj lahko čas polnjenja in praznjenja tako različna za isti kondenzator.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov