حاسبة ثابت الزمن RC

الفئة: فيزياء
- أبريل 12, 2025
| |

احسب الثابت الزمني والقيم ذات الصلة لدارات RC (المقاوم-المكثف). يحدد الثابت الزمني لدائرة RC مدى سرعة شحن المكثفات أو تفريغها في الدوائر الإلكترونية.

نوع الحساب

نوع الدائرة

قيم المكونات

معلمات الجهد

V
V
%

خيارات متقدمة

حول دوائر RC

دوائر RC (دوائر المقاوم-المكثف) هي دوائر إلكترونية أساسية تتكون من المقاومات والمكثفات. تُستخدم في العديد من التطبيقات مثل الفلاتر، والموقتات، والمذبذبات.

الثابت الزمني

الثابت الزمني (τ) لدائرة RC هو مقياس لمدى سرعة استجابة الدائرة للتغيرات في المدخلات. يُعرف بأنه:

τ = R × C

حيث R هي المقاومة بالأوم (Ω) و C هي السعة بالفاراد (F).

يمثل الثابت الزمني الوقت الذي يستغرقه المكثف للشحن إلى حوالي 63.2% من الجهد النهائي، أو التفريغ إلى 36.8% من الجهد الابتدائي.

معادلات الشحن والتفريغ

الشحن: عندما يتم شحن المكثف عبر مقاومة، يتبع الجهد عبر المكثف المعادلة:

V(t) = Vs + (V₀ - Vs) × e-t/τ

حيث:

  • V(t) هو الجهد عند الزمن t
  • Vs هو جهد الإمداد
  • V₀ هو الجهد الابتدائي على المكثف
  • τ هو الثابت الزمني
  • t هو الزمن بالثواني

التفريغ: عندما يتم تفريغ المكثف عبر مقاومة، يتبع الجهد المعادلة:

V(t) = V₀ × e-t/τ

حيث:

  • V(t) هو الجهد عند الزمن t
  • V₀ هو الجهد الابتدائي على المكثف
  • τ هو الثابت الزمني
  • t هو الزمن بالثواني
تطبيقات دوائر RC
  • دوائر التوقيت: استخدام سلوك الشحن/التفريغ القابل للتنبؤ لإنشاء تأخيرات زمنية
  • الفلاتر: فلاتر تمرير منخفض ومرتفع للسماح لبعض الترددات بالمرور بينما يتم حظر الأخرى
  • التوصيل والفصل: تمرير إشارات AC بينما يتم حظر DC، أو تصفية الضوضاء من مصادر الطاقة
  • دوائر الحماية: حماية المفاتيح من ارتفاعات الجهد
  • المتكاملات والمشتقات: معالجة الإشارات في الحوسبة التناظرية وأنظمة التحكم
اعتبارات التصميم

عند تصميم دوائر RC، ضع في اعتبارك هذه العوامل:

  • تحمل المكونات: للمقاومات والمكثفات تحملات تصنيع تؤثر على الثابت الزمني الفعلي
  • تأثيرات الحرارة: يمكن أن تتغير قيم المكونات مع درجة الحرارة
  • تسرب المكثف: تفقد المكثفات الحقيقية الشحن ببطء، مما يؤثر على فترات التوقيت الطويلة
  • تأثيرات الحمل: يمكن أن يؤثر الحمل المتصل بمخرج دائرة RC على سلوكها
  • تصنيفات الجهد: تأكد من أن المكثفات مصنفة لأقصى جهد ستتعرض له

ما هو حاسبة ثابت الزمن RC؟

حاسبة ثابت الزمن RC هي أداة تفاعلية تساعدك على حساب القيم المهمة في دوائر RC (المقاوم-المكثف) بسرعة. تُستخدم هذه الدوائر في الإلكترونيات لإدارة التوقيت، والترشيح، وتشكيل الإشارات. تركز هذه الحاسبة على قيمة رئيسية واحدة: ثابت الزمن، الذي يُرمز له بالحرف اليوناني τ (تاو)، والذي يحدد مدى سرعة شحن المكثف أو تفريغه.

معادلة ثابت الزمن:
τ = R × C
حيث:
- τ هو ثابت الزمن (بالثواني)
- R هو المقاومة (بالأوم)
- C هو السعة (بالفراد)

كيفية استخدام الحاسبة

تتيح لك الحاسبة حل واحدة من ثلاث متغيرات بناءً على ما تعرفه:

  • ثابت الزمن (τ): أدخل قيم المقاومة والسعة لحساب مدى سرعة شحن المكثف أو تفريغه.
  • المقاومة (R): أدخل ثابت الزمن والسعة للعثور على المقاومة المطلوبة.
  • السعة (C): أدخل ثابت الزمن والمقاومة للعثور على السعة المطلوبة.

يمكنك أيضًا اختيار نوع الدائرة:

  • الشحن: يحسب زيادة الجهد مع مرور الوقت أثناء شحن المكثف.
  • التفريغ: يحسب انخفاض الجهد أثناء تفريغ المكثف للطاقة المخزنة.

لاستخدام الحاسبة بفعالية:

  • اختر ما تريد حسابه.
  • اختر نوع الدائرة (شحن أو تفريغ).
  • أدخل القيم المعروفة للمقاومة والسعة والجهد.
  • قم بضبط الوحدات حسب الحاجة للدقة.
  • انقر على احسب لرؤية النتائج بما في ذلك ثابت الزمن، والجهد عند نسبة معينة، ورسم بياني للجهد مع مرور الوقت.

لماذا هذه الحاسبة مفيدة

تعتبر دوائر RC شائعة في الإلكترونيات، خاصة في تطبيقات التوقيت والترشيح. تبسط هذه الحاسبة الرياضيات حتى تتمكن من:

  • تحديد بسرعة كم من الوقت سيستغرق المكثف للشحن أو التفريغ.
  • تصور سلوك المكثف مع مرور الوقت من خلال الرسوم البيانية.
  • تجربة قيم مكونات مختلفة لتحسين تصميمك.
  • تعلم كيف يستجيب الجهد في سيناريوهات الشحن والتفريغ.

سواء كنت طالبًا أو هاويًا أو مهندسًا، تساعدك هذه الأداة على توفير الوقت وتقديم إجابات موثوقة على الأسئلة الشائعة حول دوائر RC.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

ما هو ثابت الزمن؟

يمثل ثابت الزمن (τ) الوقت الذي يستغرقه المكثف للشحن إلى حوالي 63.2% أو التفريغ إلى حوالي 36.8% من قيمته الكاملة في دائرة RC.

ما الوحدات التي يجب أن أستخدمها؟

تدعم الحاسبة وحدات مختلفة مثل الأوم (Ω، kΩ، MΩ) للمقاومة والفراد (F، μF، nF) للسعة. ستقوم بتحويلها إلى وحدات قياسية تلقائيًا أثناء الحساب.

هل يمكنني تغيير عدد ثوابت الزمن المعروضة؟

نعم، تحت "الخيارات المتقدمة"، يمكنك تحديد عدد ثوابت الزمن (τ) التي تريد عرضها في الرسم البياني لتحسين التصور.

ماذا يحدث بعد 5 ثوابت زمنية؟

بعد 5τ، يُعتبر المكثف مشحونًا تقريبًا بالكامل (99.3%) أو مفروغًا (0.7%)، اعتمادًا على نوع الدائرة. بعد هذه النقطة، تكون التغييرات طفيفة.

ماذا يظهر الرسم البياني؟

يوضح الرسم البياني كيف يتغير الجهد عبر المكثف مع مرور الوقت. يساعدك على فهم عملية الشحن أو التفريغ بصريًا.

ما هو إدخال "النسبة المستهدفة"؟

يسمح لك هذا بمعرفة المدة التي يستغرقها الوصول إلى نسبة جهد معينة أثناء الشحن أو التفريغ. تتضمن النتيجة كل من الوقت والجهد المقابل.