电路
RC 充电
点击播放——电容按指数曲线充电（τ = RC）
RC 充电——交互式电路模拟。点击播放——电容按指数曲线充电（τ = RC） 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
RC 充电
电路通电时电容按指数规律充电。时间常数 τ = RC。
初始电流较高；随电荷积累，电容电压上升，电流趋近于零。
- 时间常数 τ = RC
- 电容电压 V_C(t) = ε(1 − e^(−t/τ))
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
电容器通过电阻器从 10 V 电池充电。其电压是否以恒定速率上升，还是在接近电池电压时减慢？
预测权重
- 电容器的电压以恒定速率上升，直到达到 10 V，然后停止。
- 充电速度减慢 — 电容器接近 10 V，但在有限时间内从未完全达到该电压（指数方法）。
- 电容器的电压在稳定下来之前会过冲 10 V。
可变角色
您设置的内容：
- 时间t (s)
您测量的内容：
- 时间常数τ (s)
- 电容电压V_c (V)
调查如何进行
- 打开「RC 充电：电容器的指数方法（rc-charging）」预设并按重置。 R = 100 Ω，C = 0.01 F，给出时间常数 τ = RC = 1 s；电池供电 10 V。
- 启用电容器电压读数。
- 按“播放”并记录每个列出时间的电容器电压。
控制方程
RC时间常数 — τ = R·C
时间常数 τ = RC 设置 RC 电路指数响应的时间尺度。一个 τ 后，充电电容器达到其最终电压的约 63%；大约 5τ 后，基本上就充满电了。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一次试验，使用 E = 10 V、τ = 1 s 计算 V_c = E(1 − e^(−t/τ))。与表比较。
- 在 t = τ (1 s) 时，电容器达到最终电压的约 63%。使用指数公式解释为什么需要更多的时间常数才能非常接近 10 V，但在数学上却永远无法准确地达到它。
这在实验室之外的地方表现出来
- 如果将电容 C 加倍（保持 R 相同），时间常数 τ = RC 也会加倍。电容器达到 10 V 的 63% 需要更长或更短的时间吗？为什么更大的电容器通过相同的电阻充电需要更长的时间？
- 相机闪光灯电容器通过高电阻路径缓慢充电（需要几秒钟），但通过闪光管（电阻极低）几乎瞬间放电。请用τ = RC解释，为什么同一个电容器的充电和放电时间可以相差如此之大。
- 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
- 欢迎来到 RC 充电
- 按播放
- 选择电容
- 指数充电
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。