電気・電子 · コンデンサとコイル / 原理と探究
RC回路の充電と放電の実験解説
抵抗とコンデンサの回路で、電圧がゆっくり変化する様子を観察しましょう。時定数に達したときの電圧を測ります。
どのような原理？
t = τで、充電電圧は電源の約63.2%、放電電圧は約36.8%です。
重要な関係
τ = RC · V充電 = V₀(1 − exp(−t/τ)) · V放電 = V₀exp(−t/τ)
観察してみよう
- 充電と放電を切り替え、時間表示とコンデンサ電圧を一緒に読みましょう。
- 基準の3条件で実行し、それぞれ記録しましょう。
- Rだけを2倍にし、放電でも時定数の意味を確かめましょう。
結果を読み解く
R=10 kΩ・C=100 μFからRだけ20 kΩにすると時定数はいくら？
2 s
モデルの仮定と限界
理想電源・抵抗・コンデンサです。漏れや寄生成分は省略しています。放電はV₀から開始します。画面は解析式、エンジン検査は後退オイラー法を使います。 実際の電源やコンセントでは再現せず、画面上で実験しましょう。