العلوم الفيزيائية — ثنائي القطب RC: المكثفة في التيار المستمر — السنة الثالثة ثانوي — بكالوريا — المنهاج الجزائري

ثنائي القطب RC: المكثفة في التيار المستمر

ثنائي القطب RC يتكون من مكثفة (C) موصولة على التسلسل مع ناقل أومي (مقاومة R). يدرس هذا النظام عملية شحن وتفريغ المكثفة.

المكثفة (المكثف)

المكثفة عنصر إلكتروني يخزن الطاقة الكهربائية في شكل مجال كهربائي. سعتها (C) تقاس بالفاراد (F). العلاقة بين الشحنة والتوتر: q = C x U.

شحن المكثفة

عند وصل مكثفة بمقاومة وتطبيق توتر E، تشحن المكثفة تدريجياً. المعادلة: u(t) = E x (1 – e^(-t/RC)) حيث τ = RC هو ثابت الزمن.

ثابت الزمن τ = RC

ثابت الزمن هو الزمن اللازم لشحن المكثفة بنسبة 63% من توتر المنبع. بعد 5τ، تعتبر المكثفة مشحونة بالكامل تقريباً (99%).

تفريغ المكثفة

عند تفريغ المكثفة في مقاومة: u(t) = U0 x e^(-t/RC) حيث U0 هو التوتر الابتدائي.

تمارين

التمرين 1: مكثفة سعتها C = 100 ميكروفاراد موصولة مع مقاومة R = 10 كيلوأوم. احسب ثابت الزمن τ.

التمرين 2: مكثفة مشحونة بتوتر 12V تفرغ في مقاومة 5 كيلوأوم. بعد كم من الزمن يصبح التوتر 4.4V؟

للمزيد من دروس الكهرباء، راجع درس ثنائي القطب RL والوشيعة ودرس قانون أوم.