Devreler

RC şarjı

Oynat'a tıklayın — kondansatör üstel bir eğri üzerinde şarj olur (τ = RC)

RC şarjı — etkileşimli Devreler simülasyonu. Oynat'a tıklayın — kondansatör üstel bir eğri üzerinde şarj olur (τ = RC) Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.

RC şarj

Devre enerjilendirildiğinde bir kondansatör üstel olarak şarj olur. Zaman sabiti τ = RC.

Başlangıçta akım yüksektir; yük biriktikçe kondansatör gerilimi artar ve akım sıfıra doğru düşer.

• τ = RC
• V_C(t) = ε(1 − e^(−t/τ))

Araştırma özeti

Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın

Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.

Sürüş sorusu

Bir kapasitör, 10 V'luk bir aküden gelen bir direnç aracılığıyla şarj olur. Gerilimı sabit bir hızla mı artıyor yoksa akü gerilimına yaklaştıkça yavaşlıyor mu?

Tartılacak tahminler

• Kapasitörün gerilimı 10 V'a ulaşana kadar sabit bir oranda artar, sonra durur.
• Şarj etme yavaşlar; kapasitör 10 V'a yaklaşır ancak sonlu bir sürede bu değere hiçbir zaman tam olarak ulaşamaz (üstel yaklaşım).
• Kapasitörün gerilimı tekrar düşmeden önce 10 V'u aşar.

Değişken roller

Neyi ayarladınız:

• Zaman t (s)

Ölçtüğünüz şey:

• Zaman sabiti τ (s)
• Kondansatör gerilimı V_c (V)

Araştırma nasıl yürütülüyor?

1. rc-charging ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. R = 100 Ω, C = 0.01 F, τ = RC = 1 s zaman sabitini verir; pil 10 V'yi besler.
2. Kapasitör gerilimı okumasını etkinleştirin.
3. Oynat'a basın ve listelenen her bir zamanda kapasitörün gerilimını kaydedin.

Yönetim denklemi

RC Zaman Sabiti — τ = R·C

Zaman sabiti τ = RC, bir RC devresinin üstel yanıtının zaman ölçeğini ayarlar. Bir τ sonrasında şarj kapasitörü nihai gerilimının yaklaşık %63'üne ulaşır; yaklaşık 5τ sonra aslında tamamen şarj olur.

Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği

• Bir deneme için, E = 10 V, τ = 1 s'yi kullanarak V_c = E(1 − e^(−t/τ)) hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
• t = τ (1 s) anında kapasitör nihai gerilimın yaklaşık %63'üne ulaşır. Üstel formülü kullanarak, 10 V'a çok yaklaşmanın neden çok daha fazla zaman sabiti gerektirdiğini, ancak matematiksel olarak buna asla tam olarak ulaşamadığını açıklayın.

Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer

• C kapasitansını iki katına çıkarırsanız (R'yi aynı tutarak), τ = RC zaman sabiti de iki katına çıkar. Kapasitörün 10 V'un %63'üne ulaşması daha uzun mu yoksa daha kısa mı sürer? Daha büyük bir kapasitörün aynı direnç üzerinden şarj olması neden daha uzun sürüyor?
• Bir kamera flaş kapasitörü, yüksek dirençli bir yol boyunca yavaşça (saniyeler) şarj olur, ancak flaş tüpü (çok düşük direnç) aracılığıyla neredeyse anında boşalır. Aynı kapasitör için şarj ve deşarj sürelerinin neden bu kadar farklı olabileceğini τ = RC kullanarak açıklayın.

• 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. Hoş geldiniz: RC şarj
2. Oynat'a basın
3. Seçin: kondansatör
4. Üstel şarj
5. Denetleyiciyi açın
6. Başardınız!

Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.

Etkileşimli Laboratuvarı Aç →

Laboratuvar sayfasını indir →

Kondansatör Şarjı & Zaman Sabitleri