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 ثابت الزمن للدائرة.

س١:

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؟

س٢:

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؟

  • أ 1 . 4 1 × 1 0 F
  • ب 1 . 0 0 × 1 0 F
  • ج 1 . 2 2 × 1 0 F
  • د 1 . 3 0 × 1 0 F
  • ه 1 . 1 5 × 1 0 F

س٣:

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؟

س٤:

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؟

س٥:

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؟

س٦:

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؟

س٧:

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.

  • أ 0 . 4 2 × 1 0 Ω
  • ب 0 . 1 0 × 1 0 Ω
  • ج 1 . 3 × 1 0 Ω
  • د 0 . 3 2 × 1 0 Ω
  • ه 0 . 8 9 × 1 0 Ω

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

  • أ 3 . 6 × 1 0 s
  • ب 3 . 1 × 1 0 s
  • ج 3 . 6 × 1 0 s
  • د 0 . 3 2 × 1 0 s
  • ه 3 6 × 1 0 s

س٨:

في الدائرة الموضَّحة في الشكل، يمكن شحن مكثِّف وتفريغه.

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

  • أ 4 5 × 1 0 A
  • ب 1 . 8 × 1 0 A
  • ج 4 . 3 × 1 0 A
  • د 4 . 6 × 1 0 A
  • ه 2 2 × 1 0 A

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

  • أ 9 . 1 × 1 0 A
  • ب 9 . 6 × 1 0 A
  • ج 1 . 3 × 1 0 A
  • د 3 . 6 × 1 0 A
  • ه 7 . 8 × 1 0 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؟

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