مقاومة + مكثف
أمسك الزمن في دائرة.
جهد المكثف لا يقفز لحظيًا. راقب الشحن ثم افصل المصدر وتتبّع الطاقة المخزنة.
- RC · دائرة مقاومة ومكثف
- Resistor–capacitor. تعني R المقاومة وC السعة. تحددان معًا سرعة تغير جهد المكثف.
طاولة التجارب
غيّر إعدادات الدائرة وتوقّع القراءات ثم تحقق من التحدي. هذه نماذج تعليمية، وتوضح كل تجربة افتراضاتها.
سجّل الدخول لحفظ تقدمك. يبقى تقدم الضيف على هذا الجهاز.
المقاومة تضبط الإيقاع.
دائرة RC مثالية بمصدر 5 V. عند الفصل تتصل المقاومة بالمشترك لتوفير مسار تفريغ. نهمل التسرب وESR.
وحدة التأخير = مقاومة + مكثف. τ = R × C. بعد τ يقطع الجهد نحو 63% نحو قيمته الجديدة؛ وبعد 5τ أكثر من 99%. تتحول طاقة التفريغ إلى حرارة في المقاومة. دون مسار تفريغ يختلف السلوك.
الصعوبة
ابنِ · خزّن شحنة
شغّل التغذية وانتظر حتى يتجاوز جهد المكثف 3 V.
تحتاج إلى تلميح؟
10 kΩ و100 µF تعطيان ثابت زمن مقداره ثانية واحدة.
استكشف · أبطئ الزمن
اختر R وC لثابت زمن بين ثانيتين وثلاث. ابدأ الشحن.
تحتاج إلى تلميح؟
حوّل kΩ إلى Ω وµF إلى F: 20,000 × 0.0001 = ثانيتان.
حلّ بنفسك · خزّن ثم أطلق
اضبط τ بين 3 و5 ثوانٍ. اشحن فوق 4 V، ثم افصل وتحقّق أثناء التفريغ بين 1 و3 V.
تحتاج إلى تلميح؟
ثابت زمن أكبر يمنحك وقتًا أطول للتحقق أثناء التفريغ.
قراءات إضافية ووصفات الدوائر
امنح الدائرة إحساسًا بالزمن
يخزن المكثف الطاقة في المجال الكهربائي بين موصلين. لا يمكن لجهده أن يقفز لحظيًا دون نبضة تيار. مع مقاومة، يصبح التغير المفاجئ منحنى تدريجيًا: تتذكر الدائرة حالتها قبل قليل.
τ = R × C → 10,000 Ω × 100 µF = 1 s
عند القفز من 0 إلى Vs: Vc(t) = Vs × (1 − e^(−t/τ)). وعند التفريغ إلى الأرضي: Vc(t) = Vstart × e^(−t/τ). إطفاء التغذية هنا يصل المقاومة إلى 0 V ليتيح التفريغ.
63% وليس 100%
بعد ثابت زمني واحد، يصل الشحن من الصفر إلى نحو 63.2% من الجهد النهائي. وبعد خمسة يصل إلى نحو 99.3%.
الجزء الأخير هو الأبطأ
كلما اقترب جهد المكثف من التغذية، قل الجهد المتبقي على المقاومة. يقل التيار ويتباطأ الشحن.
الطاقة تتناسب مع مربع الجهد
E = ½CV². عند ثبات السعة، مضاعفة الجهد تخزن أربعة أمثال الطاقة.
خطأ مفيد تجنبه
فصل كل شيء يختلف عن التوصيل بالأرضي. يحتفظ المكثف المثالي المعزول بشحنته. للمكثف الحقيقي تسرب، وإضافة حمل تغير منحنى التفريغ.
ضاعفت R مع بقاء C كما هي. الشحن يصبح…
- أبطأ بمرتين
- أسرع بمرتين
- كما هو
اقرأ المزيد
يتضاعف الثابت الزمني R × C. الوصول إلى النسبة نفسها من الجهد النهائي يحتاج ضعف الوقت.
ذاكرة بطيئة
راقب ارتفاع الجهد لعدة ثوانٍ.
τ = 4.4 s. بعد نحو 22 s يصل إلى 99.3% من 5 V.
استجابة سريعة
قارن هذا المنحنى بالذاكرة البطيئة.
τ = 0.10 s. بعد نصف ثانية يكون المكثف مشحونًا تقريبًا.