Satu angka menggambarkan seluruh kurva
τ = R × C
Dengan R dalam ohm dan C dalam farad, τ keluar dalam detik. Itu waktu yang dibutuhkan kapasitor untuk terisi melalui resistor tersebut sampai 63,2 % tegangan sumber, dan satu angka itu menentukan semua hal lain tentang kurvanya.
10 kΩ dengan 100 µF memberi τ = 10.000 × 0,0001 = 1 detik.
Seberapa penuh setelah setiap konstanta waktu
- 1τ: 63,2 %
- 2τ: 86,5 %
- 3τ: 95,0 %
- 4τ: 98,2 %
- 5τ: 99,3 %, yang oleh setiap datasheet dianggap terisi penuh
Pengosongan mengikuti kurva yang sama ke arah bawah: setelah 1τ kapasitor turun ke 36,8 % dari titik awalnya.
Mengapa 63,2 %
Pengisian mengikuti V = Vs(1 − e−t/RC). Pada t = RC nilai dalam tanda kurung adalah 1 − 1/e = 0,632. Kurvanya tidak pernah benar-benar sampai, dan karena itu «terisi penuh» adalah kesepakatan, bukan satu saat tertentu.
Angka yang sama sebagai filter
Pasangan RC juga merupakan filter lolos-rendah, dan sikunya berada di
f = 1 ÷ (2πRC)
10 kΩ dan 100 µF tadi memberi 0,159 Hz: cukup lambat untuk menghaluskan satu pembacaan, jauh terlalu lambat untuk audio. Ganti kapasitornya dengan 100 nF dan sikunya pindah ke 159 Hz. Konstanta waktu yang panjang dan frekuensi cutoff yang rendah adalah fakta yang sama dilihat dari dua arah.
Energi tersimpan
E = ½CV²
100 µF yang diisi sampai 5 V menyimpan 1,25 mJ, yang berarti hampir tidak ada. Kapasitansi yang sama pada 400 V di sebuah power supply menyimpan 8 J, yang sudah bisa melukai, dan karena itu kapasitor semacam itu dipasangi resistor pengosong.
Dari mana 1,1 RC berasal
IC 555 dalam mode monostabil mengisi kapasitornya sampai dua pertiga tegangan sumber, bukan sampai 63,2 %. Menyelesaikan eksponensial yang sama untuk 2/3 memberi t = RC × ln(3) = 1,0986 RC, yang oleh setiap datasheet 555 dibulatkan menjadi 1,1 RC. Kurvanya sama, hanya dibaca pada tinggi yang lain.
Memilih komponen
Untuk τ yang sama Anda bisa memakai resistor besar dengan kapasitor kecil atau sebaliknya. Pilih kapasitor yang kecil: elektrolit besar punya kebocoran, bergeser dengan suhu, menua, dan toleransinya sering ±20 %, jadi resistor 10 % dengan kapasitor film kecil jauh lebih mudah diulang hasilnya daripada kebalikannya.
Alat
Kalkulator Konstanta Waktu RC memberi τ, waktu pengisian, frekuensi cutoff, dan energi tersimpan. Kalkulator Timer 555 memakai 1,1 RC di atas, Kalkulator Hukum Ohm menangani keadaan mantap, dan Kalkulator Resistor LED menentukan resistor di sebelahnya.