دوائر RC
مُقدَّم| English | المعنى |
|---|---|
| RC circuit/ˌɑː ˈsiː ˈsɜːkɪt/ | دائرة RC |
يتشحن المكثف بسرعة في البداية، ثم يتباطأ
- عند توصيل مكثف عبر مقاومة، يتشحن بسرعة في البداية، ثم يصبح الشحن أبطأ فأبطأ.
- لا يصل بالكامل إلى شحنه الكامل — بل يقترب منه تدريجياً.
- دائرة مقاومة + مكثف تُعرف بـ دائرة RC، وتُدخل عنصر الزمن في الدوائر الكهربائية.
- تُستخدم هذه الدوائر لتوقيت مساحات الزجاج الأمامي، وومضات الكاميرا، ووميض الصمامات الضوئية (LED).
عملية الشحن تكون أسية (Exponential)
- أثناء شحن المكثف عبر مقاومة، تزداد شحنته متقاربةً من قيمة نهائية $Q = CV$.
- الزيادة تكون أسية: سريعة في البداية (تيار كبير)، ثم تتباطأ كلما امتلأ المكثف.
- يتناقص التيار مع ازدياد الشحنة — وعند الامتلاء التام، يتوقف تدفق التيار.
- التفريغ هو صورة عكسية: تنخفض الشحنة بشكل أسى نحو الصفر.
الشحنة المارة عبر مقاومة
غيّر R و C وراقب تسارع أو بطء منحنى الشحن.
أثناء شحن مكثف عبر مقاومة، ترتفع شحنته:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ترتفع الشحنة أسياً نحو $Q = CV$، بسرعة في البداية ثم تتباطأ.
الثابت الزمني
- يحدد الثابت الزمني $\tau = RC$ سرعة شحن أو تفريغ الدائرة.
- بعد مرور ثابت زمني واحد، يصل المكثف إلى حوالي $63\%$ من شحنته النهائية.
- كلما كانت المقاومة أو السعة أكبر، كان الشحن أبطأ (يستغرق وقتاً أطول).
- بتغيير $R$ أو $C$، يمكنك ضبط التوقيت — وهذا هو مبدأ عمل مؤقتات RC.
تتكون دائرة RC من $R = 2\ \Omega$ و $C = 3\ \text{F}$. ما هو الثابت الزمني، بالثواني؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\tau = RC = 2 \times 3 = 6\ \text{s}$.
الثابت الزمني لدائرة RC هو $\tau = R \times \_\_$.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\tau = RC$ — حاصل ضرب المقاومة في السعة.
زيادة المقاومة في دائرة RC تجعل عملية الشحن:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ثابت زمني أكبر $R$ يعطي ثابتاً زمنياً أكبر $\tau = RC$، مما يجعل الشحن أبطأ.
لماذا تُعد المقاومة مهمة؟
- تقيد المقاومة التيار، مما يتحكم في سرعة تدفق الشحنة نحو الصفائح.
- بدون مقاومة، سيتشحن المكثف فوراً (وهذا نموذج مثالي).
- وبوجود مقاومة كبيرة، يستغرق الشحن وقتاً طويلاً وهادئاً.
- لذا، يحدد $R$ و$C$ معاً "ساعة" الدائرة الطبيعية.
حدد جميع العبارات الصحيحة حول دوائر RC.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
تتأخر دوائر RC في الشحن أسياً بـ $\tau = RC$؛ كلما كانت R أو C أكبر كان الشحن أبطأ. الشحن لا يحدث أبداً فوراً.
المكثف المشحون لا يصل أبداً إلى شحنته النهائية في زمن محدود — بل يقترب منها بشكل أسى. بعد ثابت زمني واحد يكون عند $\approx 63\%$، وليس $100\%$. ومصطلح "مشحون بالكامل" يعني حقاً "قريب بما يكفي بعد عدة ثوابت زمنية".
يصل المكثف المشحون إلى 100% بالضبط من شحنته النهائية بعد ثابت زمني واحد.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
بعد ثابت زمني واحد يكون عند حوالي $63\%$؛ يقترب فقط من $100\%$ عبر عدة $\tau$.
دائرة RC تحتوي على $R = 2\ \Omega$ و$C = 3\ \text{F}$. ما هو ثابت الزمن الخاص بها؟
- $\tau = RC = 2 \times 3 = 6\ \text{s}$.
بعد $6\ \text{s}$، يحتفظ المكثف بحوالي $63\%$ من شحنته النهائية؛ وبعد عدة $\tau$ يكون مشحوناً تقريباً بالكامل.
تتشحن دائرة RC (مقاومة + مكثف) وتفتر بشكل أسى مع مرور الزمن. يحدد الثابت الزمني $\tau = RC$ السرعة: بعد $\tau$ واحد تكون الشحنة $\approx 63\%$ من قيمتها النهائية $Q = CV$. كلما كانت $R$ أو $C$ أكبر، كان التوقيت أبطأ — وهو أساس المؤقتات الإلكترونية.