Simulator Rangkaian RC dan RL
Persamaan dalam simulasi ini
| R | Hambatan R (ohm, sebagai pangkat 10) | membatasi arus | |
|---|---|---|---|
| C | Kapasitansi C (µF) | seberapa banyak muatan yang disimpan kapasitor per volt | |
| L | Induktansi L (mH) | seberapa kuat kumparan melawan perubahan arus | |
| τ | konstanta waktu | setelah satu τ perubahan sudah 63%, setelah lima τ lebih dari 99% |
Dengan nilai saat ini:
| V | Tegangan baterai V (volt) | ||
|---|---|---|---|
| V_C | tegangan pada kapasitor | naik menuju V; saat pengosongan turun sebagai V₀ e^(−t/τ) | |
| I | arus di kabel | terbesar saat saklar tertutup, lalu mereda | |
| t | waktu sejak saklar dibalik |
Dengan nilai saat ini:
| V_L | tegangan pada induktor | kumparan melawan perubahan: seluruh V pada awalnya, nol setelah arus stabil |
|---|
Dengan nilai saat ini:
| E | energi tersimpan | di medan listrik antara keping, atau di medan magnet kumparan |
|---|
Dengan nilai saat ini:
Cara memakai simulator rangkaian RC dan RL
- Pilih resistor dengan kapasitor atau dengan induktor, lalu atur tegangan baterai, R, C dan L. Saklar langsung tertutup: titik-titik biru adalah elektron yang hanyut mengelilingi kabel, lebih cepat bila arusnya lebih besar; pada kapasitor muatan menumpuk di keping dan medan di antaranya membesar, pada kumparan garis medan magnet makin terang.
- Tekan Balik saklar untuk mengeluarkan baterai dari rangkaian: kapasitor mengosongkan diri melalui resistor, atau kumparan menjaga arus tetap mengalir sebentar saat medannya runtuh. Setiap pembalikan memulai eksponensial baru dari keadaan rangkaian saat itu.
- Baca konstanta waktu, arus dan tegangan, lalu bandingkan kurvanya dengan rumus yang dihitung di bawah. Konstanta waktu nyata berkisar dari mikrodetik sampai menit, jadi jamnya diskalakan menjadi sejumlah τ tetap setiap 10 detik. Kalkulator Konstanta Waktu RC menghitung τ dan tegangan kapan saja, dan Kalkulator Hukum Ohm menghubungkan V, I dan R.
Pertanyaan umum
Berapa konstanta waktu rangkaian RC?
τ = R × C, dalam detik bila R dalam ohm dan C dalam farad. Ini waktu yang dibutuhkan kapasitor yang diisi untuk mencapai 63% tegangan baterai, atau yang dikosongkan untuk turun ke 37%. Setelah 5τ sudah lebih dari 99%, yang biasanya dianggap penuh. 1 kΩ dengan 470 µF memberi 0,47 s.
Mengapa kapasitor terisi secara eksponensial?
Arus yang mengisinya didorong oleh selisih antara tegangan baterai dan tegangan kapasitor itu sendiri. Saat kapasitor makin penuh, selisih itu mengecil, jadi arus turun sebanding dengan yang masih tersisa. Laju yang sebanding dengan sisa itulah yang menghasilkan eksponensial: V_C = V (1 − e^(−t/τ)).
Apa yang dilakukan induktor dalam rangkaian?
Induktor melawan setiap perubahan arus dengan membangkitkan tegangan V_L = L dI/dt pada dirinya. Saat saklar tertutup, ia menanggung seluruh tegangan baterai pada awalnya dan membiarkan arus naik perlahan, dengan τ = L ÷ R; saat catu dilepas, ia menjaga arus tetap mengalir sebentar. Itulah sebabnya mematikan kumparan relai bisa memercikkan api, dan kumparan semacam itu diberi dioda paralel.
Apakah elektron benar-benar bergerak secepat itu?
Tidak, titik-titiknya digambar jauh lebih cepat dari elektron sungguhan. Di kabel tembaga berarus beberapa miliampere, elektron hanyut hanya sepersekian milimeter per detik. Arus mulai hampir bersamaan di seluruh rangkaian karena medan listrik merambat hampir secepat cahaya dan mendorong semua elektron sekaligus, seperti air dalam pipa yang penuh.
Katanya WebGL dimatikan.
Tampilan 3D memerlukan WebGL, yang dimiliki semua browser terkini. WebGL bisa nonaktif jika akselerasi perangkat keras dimatikan di pengaturan browser, atau karena driver grafis yang sangat lama. Nyalakan akselerasi perangkat keras, atau coba browser lain.
Apakah ada yang diunggah?
Tidak. Simulasi digambar oleh browser Anda sendiri dengan WebGL; tidak ada yang dikirim ke mana pun, dan simulasi tetap berjalan offline setelah halaman dimuat.