ملف تدريبي: شحن وتفريغ المكثِّف الكهربي

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على وصْف التغيُّرات الأُسِّية مع الزمن في دوائر المكثفات، علمًا بأن هذه التغيُّرات تعتمد على الثابت الزمني للدائرة.

س١:

وُصِّل كلٌّ من مقاومة قيمتها 500 Ω، ومكثِّف غير مشحون سعته 1.50 µF، ومصدر له قوة دافعة كهربية (emf) تساوي 6.16 V على التوالي.

ما قيمة شدة التيار الابتدائي؟

ما قيمة الثابت الزمني RC للدائرة؟

  • أ5.00×10 s
  • ب1.30×10 s
  • ج1.10×10 s
  • د7.50×10 s
  • ه9.50×10 s

ما قيمة شدة التيار بعد مرور ثابت زمني واحد؟

ما قيمة الجهد على المكثف بعد مرور ثابت زمني واحد؟

س٢:

ترتبط المدة الزمنية لوميض الكاميرا بثابت الزمن 𝑅𝐶، الذي يساوي 0.100 µs لكاميرا معينة. المُكثِّف الخاص بالكاميرا متصل بدائرة كهربية لها مقاومة أثناء الشحن مقدارها 800 kΩ، بينما مصباح الوميض الخاص بالكاميرا له مقاومة مقدارها 40.0 mΩ أثناء التفريغ.

ما السعة الكهربية للمُكثِّف؟

ما ثابت الزمن لشحن المُكثِّف؟

س٣:

الثابت الزمني 𝑅𝐶 لجهاز رسم القلب يجب أن يكون أقل من 1.00×10 µs ليتمكَّن من قياس التغيُّر في فرق الجهد على فترات زمنية صغيرة. إذا كانت مقاومة الدائرة الكهربية (تكون في الغالب من صدر المريض) تساوي 1.00 kΩ، فما السعة الكهربية القصوى للدائرة؟

  • أ1.22×10 F
  • ب1.41×10 F
  • ج1.15×10 F
  • د1.30×10 F
  • ه1.00×10 F

س٤:

دائرة كهربية تحتوي على بطارية من الحجم D، ومفتاح، ومقاومة قيمتها 20 Ω، وأربعة مكثفات سعة كلٍّ منها 20 mF متصلة على التوالي.

ما السعة المكافئة للدائرة الكهربية؟

ما الثابت الزمني RC؟

كم ثانية تمرُّ قبل أن يقِلَّ التيار إلى 50% من القيمة الابتدائية عند غلق المفتاح؟

س٥:

في الدائرة الكهربية الموضَّحة، افترِض أن المفتاح أُغلِق فترة زمنية طويلة جدًّا.

ما مقدار الطاقة المُخزَّنة في 𝐶؟

  • أ0.21 J
  • ب0.26 J
  • ج0.29 J
  • د0.10 J
  • ه0.72 J

ما مقدار الطاقة المُخزَّنة في 𝐶؟

  • أ0.34 J
  • ب0.085 J
  • ج0.082 J
  • د0.090 J
  • ه0.099 J

س٦:

انظر الدائرة الكهربية الموضَّحة.

ما الثابت الزمني 𝑅𝐶 للدائرة الكهربية؟

ما شدة التيار الابتدائي المار في الدائرة فور إغلاق المفتاح الكهربي؟

ما الزمن المنقضي بين لحظة غلق المفتاح والزمن الذي يكون عنده قيمة شدة التيار نصف قيمة شدة التيار في الدائرة بعد غلق المفتاح الكهربي مباشرةً؟

س٧:

كانت المكثِّفات في الشبكة الموضَّحة جميعها غير مشحونة عندما طُبِّق جهد مقداره 240 V بين النقطتين (أ)، (ب) مع ترك المفتاح (ف) مفتوحًا.

ما فرق جهد 𝑉𝑉)ه()د(؟

ما الجهد عند النقطة (هـ) بعد غلق المفتاح؟

ما مقدار الشحنات المتدفقة عبر المفتاح بعد غلقه؟

س٨:

ما الزمن اللازم لشحن مُكثِّف غير مشحون ابتدائيًّا سعته 500 pF ليصل إلى 90.0% من جهده الأقصى إذا كانت دائرة الشحن تحتوي على مقاومة مقدارها 65.0 MΩ؟

س٩:

يولِّد مُنظِّم ضربات للقلب نبضات كهربية 60 مرة في الدقيقة. تقوم بطارية متصلة على التوالي مع مُقاومة بشحن المُكثِّف الذي سعته 40 nF الموجود في مُنظِّم ضربات القلب إلى 0.630 من قيمة فرق الجهد على المُكثِّف عندما يكون مشحونًا بالكامل‎. ما مقدار المقاومة؟

س١٠:

دائرة تحتوي على بطارية من الحجم D ومفتاح ومقاومة مقدارها 30 Ω وثلاثة مُكثِّفات سعة كلٍّ منها 40 mF. وُصِّلت المُكثِّفات على التوازي، وهذه المجموعة المتصلة على التوازي وُصِّلت على التوالي مع المفتاح والمقاومة والبطارية.

ما السعة المُكافِئة للدائرة؟

ما الثابت الزمني RC؟

كم ثانيةً تمر قبل أن يَقِل التيار إلى 50%‎ من القيمة الابتدائية عند غَلْقِ المفتاح؟

س١١:

الثابت الزمني RC لجهاز إزالة رجفان القلب المُستخدَم لعلاج مريض يساوي 8.0 ms بسبب مقاومة المريض وسعة الجهاز.

سعة الجهاز 9.00 µF. أوجد مقاومة المسار الذي يمر به تيار الجهاز خلال المريض، بإهمال السعة الكهربية للمريض ومقاومة الجهاز.

  • أ0.10×10 Ω
  • ب0.42×10 Ω
  • ج0.32×10 Ω
  • د0.89×10 Ω
  • ه1.3×10 Ω

إذا كان الجهد الابتدائي للجهاز 9.0 kV، فما المُدَّة الزمنية التي يستغرقها هذا الجهد للانخفاض إلى 0.40 kV؟

  • أ3.1×10 s
  • ب36×10 s
  • ج3.6×10 s
  • د0.32×10 s
  • ه3.6×10 s

س١٢:

في الدائرة الموضَّحة في الشكل، يمكن شحن مكثِّف وتفريغه.

ما شدة التيار الابتدائي المار خلال المقاومة 𝑅 عندما يكون المفتاح مغلقًا؟

  • أ22×10 A
  • ب4.3×10 A
  • ج4.6×10 A
  • د45×10 A
  • ه1.8×10 A

ما شدة التيار المار خلال المقاومة 𝑅، عند اكتمال شحن المكثِّف، بعد مرور فترة طويلة من غلق المفتاح؟

  • أ1.3×10 A
  • ب9.6×10 A
  • ج9.1×10 A
  • د7.8×10 A
  • ه3.6×10 A

إذا غُلِق المفتاح لفترة زمنية طويلة بما يكفي ليُشحَن المكثف بالكامل، ثم فُتح المفتاح بعد ذلك، فما المدة التي يستغرقها التيار المار في المقاومة 𝑅 ليصل إلى نصف الشدة التي كان عليها في لحظة بدء تفريغ المكثِّف؟

س١٣:

لدينا دائرة مكونة من بطارية قوتها الدافعة الكهربية 𝜖=65.0V، وموصلة على التوالي بمقاومة ومكثف سعته الكهربية 500 pF. أوجد الطاقة الكلية المزودة بواسطة البطارية أثناء شحن المكثف.

  • أ1.06×10 J
  • ب1.55×10 J
  • ج4.6×10 J
  • د36.2×10 J
  • ه6.10×10 J

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.