الشرح الهندسي والنموذج الرياضي للدائرة
عند توصيل المفتاح التحويلي (SPDT) بمصدر الجهد المستمر 10 فولت، يبدأ تيار الشحن بأقصى قيمة له (I₀ = V/R = 21.28mA) لأن المكثف الفارغ يسلك لحظياً سلوك قصر كهربائي. ومع تراكم الشحنات على اللوحين يرتفع جهد المكثف أسياً ليصل إلى 63.2% من جهد المصدر بعد ثابت زمني واحد (τ = R×C = 22.1ms)، ويكتمل الشحن عملياً بعد 5τ. وعند قلب المفتاح نحو الأرضي يتفرغ المكثف في الاتجاه المعاكس بنفس الثابت الزمني.
خطوات التجربة العملية التفاعلية
- اضغط مباشرة على المفتاح التحويلي (SPDT) على اللوحة للتبديل بين وضع الشحن (10 فولت) ووضع التفريغ في الأرضي.
- راقب القناة الأولى (الأزرق السماوي) على راسم الإشارة لرؤية المنحنى الأسي لجهد المكثف Vc(t) بالتزامن مع تيار الشحن على القناة الثانية.
- اختر المكثف C1 أو المقاومة R1 من لوحة الخصائص الجانبية وغيّر قيمتهما لملاحظة تغير الثابت الزمني τ وسرعة الشحن فوراً.
أسئلة هندسية متكررة
ما هي المعادلة الأساسية لتجربة محاكاة شحن وتفريغ المكثف عبر مفتاح تحويلي (دائرة RC)؟
Vc(t) = V0 × (1 − e^(−t / RC)), τ = R × C = 22.09 ms — عند توصيل المفتاح التحويلي (SPDT) بمصدر الجهد المستمر 10 فولت، يبدأ تيار الشحن بأقصى قيمة له (I₀ = V/R = 21.28mA) لأن المكثف الفارغ يسلك لحظياً سلوك قصر كهربائي. ومع تراكم الشحنات على اللوحين يرتفع جهد المكثف أسياً ليصل إلى 63.2% من جهد المصدر بعد ثابت زمني واحد (τ = R×C = 22.1ms)، ويكتمل الشحن عملياً بعد 5τ. وعند قلب المفتاح نحو الأرضي يتفرغ المكثف في الاتجاه المعاكس بنفس الثابت الزمني.
هل يمكنني تعديل قيم العناصر وإضافة أسلاك جديدة في هذه الدائرة؟
نعم! الدائرة أعلاه حية بالكامل؛ اضغط على أي عنصر لتغيير قيمته أو اسحب أسلاكاً وعناصر جديدة من اللوحة الجانبية وشارك تعديلك برابط مباشر.