Mạch điện

Nạp điện mạch RC

Nhấn Phát — tụ điện nạp theo đường cong hàm mũ (τ = RC)

Nạp điện mạch RC — mô phỏng Mạch điện tương tác. Nhấn Phát — tụ điện nạp theo đường cong hàm mũ (τ = RC) Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Nạp điện RC

Một tụ điện nạp theo hàm mũ khi mạch được cấp điện. Hằng số thời gian τ = RC.

Ban đầu dòng điện lớn; khi điện tích tích lũy, điện áp trên tụ điện tăng và dòng điện giảm về không.

• τ = RC
• V_C(t) = ε(1 − e^(−t/τ))

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Một tụ điện được sạc qua điện trở từ nguồn 10V. Điện áp của nó tăng với tốc độ không đổi hay chậm lại khi đạt đến điện áp pin?

Dự đoán cân nặng

• Điện áp của tụ điện tăng với tốc độ không đổi cho đến khi đạt 10 V thì dừng lại.
• Quá trình sạc chậm lại - tụ điện tiến tới 10 V nhưng không bao giờ đạt tới nó trong thời gian hữu hạn (phương pháp lũy thừa).
• Điện áp của tụ điện vượt quá 10 V trước khi ổn định trở lại.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Thời gian t (s)

Những gì bạn đo lường:

• Hằng số thời gian τ (s)
• Điện áp tụ điện V_c (V)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Mở cài đặt trước rc-charging và nhấn Reset. R = 100 Ω, C = 0.01 F, cho hằng số thời gian τ = RC = 1 s; nguồn cung cấp pin 10 V.
2. Cho phép đọc điện áp tụ điện.
3. Nhấn Play và ghi lại điện áp của tụ điện tại mỗi thời điểm được liệt kê.

phương trình điều khiển

Hằng số thời gian RC — τ = R·C

Hằng số thời gian τ = RC đặt khoảng thời gian đáp ứng hàm mũ của mạch RC. Sau một τ, tụ điện sạc đạt khoảng 63% điện áp cuối cùng của nó; sau khoảng 5τ, về cơ bản nó đã được sạc đầy.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Đối với một phép thử, hãy tính V_c = E(1 − e^(−t/τ)) sử dụng E = 10 V, τ = 1 s. So sánh với bảng.
• Tại thời điểm t = τ (1 s), tụ điện đạt khoảng 63% điện áp cuối cùng. Giải thích, bằng cách sử dụng công thức hàm mũ, tại sao phải mất nhiều hằng số thời gian hơn để đạt đến rất gần 10 V nhưng không bao giờ đạt đến nó một cách chính xác về mặt toán học.

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Nếu bạn tăng gấp đôi điện dung C (giữ R không đổi), hằng số thời gian τ = RC cũng sẽ tăng gấp đôi. Tụ điện sẽ mất nhiều thời gian hơn hay ngắn hơn để đạt 63% của 10 V? Tại sao tụ điện lớn hơn lại mất nhiều thời gian hơn để sạc qua cùng một điện trở?
• Tụ đèn flash của máy ảnh sạc chậm (giây) qua đường có điện trở cao nhưng phóng điện gần như ngay lập tức qua ống đèn flash (điện trở rất thấp). Giải thích, sử dụng τ = RC, tại sao thời gian sạc và phóng điện có thể khác nhau như vậy đối với cùng một tụ điện.

• 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. Chào mừng đến nạp điện RC
2. Nhấn Phát
3. Chọn tụ điện
4. Nạp điện theo hàm mũ
5. Mở Trình kiểm tra
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Nạp Điện Tụ Điện & Hằng Số Thời Gian