RC చార్జింగ్: సంధారకం యొక్క ఘాతీయ సమీపనం

1 · ఊహించండి

సంధారకం 10 V బ్యాటరీ నుండి నిరోధకం గుండా చార్జ్ అవుతుంది. దాని వోల్టేజ్ స్థిర రేటుతో పెరుగుతుందా, లేక బ్యాటరీ వోల్టేజ్‌ను సమీపించేకొద్దీ నెమ్మదిస్తుందా?

• సంధారకపు వోల్టేజ్ 10 V చేరే వరకు స్థిర రేటుతో పెరుగుతుంది, ఆపై ఆగిపోతుంది.
• చార్జింగ్ నెమ్మదిస్తుంది — సంధారకం 10 V ను సమీపిస్తుంది కానీ పరిమిత కాలంలో దాన్ని పూర్తిగా చేరదు (ఘాతీయ సమీపనం).
• సంధారకపు వోల్టేజ్ 10 V ను దాటి పైకి వెళ్లి, తర్వాత తిరిగి స్థిరపడుతుంది.

2 · అమరిక

1. rc-charging ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. R = 100 Ω, C = 0.01 F, ఇవి కాల స్థిరాంకం τ = RC = 1 s ఇస్తాయి; బ్యాటరీ 10 V సరఫరా చేస్తుంది.
2. సంధారక-వోల్టేజ్ రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్లే నొక్కి, జాబితా చేసిన ప్రతి సమయం వద్ద సంధారకపు వోల్టేజ్‌ను నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు రీడింగ్‌ల కోసం గడిచిన కాలం t (x-అక్షం) పై సంధారక వోల్టేజ్ V_c (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. వక్రరేఖ 10 V ను సమీపించేకొద్దీ సమతలంగా అవుతుందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. ఒక ప్రయత్నానికి, E = 10 V, τ = 1 s ఉపయోగించి V_c = E(1 − e^(−t/τ)) లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి.
2. t = τ (1 s) వద్ద, సంధారకం తుది వోల్టేజ్‌లో సుమారు 63% చేరుకుంటుంది. ఘాతీయ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి, 10 V కు చాలా దగ్గరగా వెళ్లడానికి చాలా ఎక్కువ కాల స్థిరాంకాలు పడుతుంది గానీ గణితశాస్త్రపరంగా అది ఎప్పుడూ ఖచ్చితంగా చేరదెందుకో వివరించండి.

5 · విస్తరించండి

1. నిరోధాన్ని అలాగే ఉంచి సామర్థ్యం C ను రెట్టించినట్లయితే, కాల స్థిరాంకం τ = RC కూడా రెట్టింపబడుతుంది. 10 V లో 63% చేరుకోవడానికి సంధారకానికి ఎక్కువ సమయమా తక్కువ సమయమా పడుతుంది? పెద్ద సంధారకానికి అదే నిరోధకం గుండా చార్జ్ అవ్వడానికి ఎక్కువ సమయం ఎందుకు పడుతుంది?
2. కెమెరా ఫ్లాష్ సంధారకం ఎక్కువ-నిరోధ మార్గం గుండా నెమ్మదిగా (సెకన్లు) చార్జ్ అవుతుంది, కానీ ఫ్లాష్ ట్యూబ్ (చాలా తక్కువ నిరోధం) గుండా దాదాపు తక్షణమే డిస్చార్జ్ అవుతుంది. τ = RC ఉపయోగించి, అదే సంధారకానికి చార్జింగ్, డిస్చార్జింగ్ సమయాలు ఇంత భిన్నంగా ఎందుకు ఉండగలవో వివరించండి.

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు