Simulador de circuitos RC e RL
Equações desta simulação
| R | Resistência R (ohms, como potência de 10) | limita a corrente | |
|---|---|---|---|
| C | Capacitância C (µF) | quanta carga o capacitor guarda por volt | |
| L | Indutância L (mH) | quanto a bobina se opõe a uma mudança de corrente | |
| τ | constante de tempo | depois de um τ a mudança está 63% feita, depois de cinco τ mais de 99% |
Com os valores atuais:
| V | Tensão da bateria V (volts) | ||
|---|---|---|---|
| V_C | tensão no capacitor | sobe em direção a V; ao descarregar cai como V₀ e^(−t/τ) | |
| I | corrente no fio | máxima no instante em que a chave fecha, depois vai sumindo | |
| t | tempo desde que a chave foi virada |
Com os valores atuais:
| V_L | tensão no indutor | a bobina luta contra a mudança: toda a V no início, nada quando a corrente já é constante |
|---|
Com os valores atuais:
| E | energia armazenada | no campo elétrico entre as placas, ou no campo magnético da bobina |
|---|
Com os valores atuais:
Como usar o simulador de circuitos RC e RL
- Escolha um resistor com um capacitor ou com um indutor, e ajuste a tensão da bateria, R, C e L. A chave fecha na hora: os pontos azuis são elétrons que andam pelo fio, mais rápido quando passa mais corrente; no capacitor as cargas se acumulam nas placas e o campo entre elas cresce, na bobina as linhas de campo magnético se acendem.
- Clique em Virar a chave para tirar a bateria do circuito: o capacitor descarrega pelo resistor, ou a bobina mantém a corrente por um tempo enquanto o seu campo se desfaz. Cada virada começa uma nova exponencial a partir do estado em que o circuito está.
- Leia a constante de tempo, a corrente e as tensões, e compare as curvas com as fórmulas resolvidas abaixo. Constantes de tempo reais vão de microssegundos a minutos, então o relógio é ajustado para um número fixo de τ a cada 10 segundos. A Calculadora de constante de tempo RC calcula τ e a tensão em qualquer instante, e a Calculadora da lei de Ohm relaciona V, I e R.
Perguntas frequentes
Qual é a constante de tempo de um circuito RC?
τ = R × C, em segundos quando R está em ohms e C em farads. É o tempo que um capacitor leva para carregar até 63% da tensão da bateria, ou para descarregar até 37%. Depois de 5τ ele percorreu mais de 99% do caminho, o que costuma ser tomado como carga completa. 1 kΩ com 470 µF dá 0,47 s.
Por que um capacitor carrega de forma exponencial?
A corrente que o carrega é empurrada pela diferença entre a tensão da bateria e a do próprio capacitor. Conforme ele enche, essa diferença diminui, então a corrente cai na proporção do que falta. Uma taxa proporcional ao que resta é exatamente o que dá uma exponencial: V_C = V (1 − e^(−t/τ)).
O que um indutor faz num circuito?
Ele se opõe a qualquer mudança de corrente, criando em si uma tensão V_L = L dI/dt. Quando a chave fecha, ele pega toda a tensão da bateria no início e deixa a corrente crescer só aos poucos, com τ = L ÷ R; quando a alimentação é retirada, ele mantém a corrente por um tempo. É por isso que desligar a bobina de um relé pode soltar uma faísca, e por isso essas bobinas levam um diodo em paralelo.
Os elétrons andam mesmo tão rápido?
Não, os pontos são desenhados muito mais rápidos que os elétrons reais. Num fio de cobre com alguns miliampères, os elétrons andam a uma fração de milímetro por segundo. A corrente começa quase ao mesmo tempo no circuito inteiro porque o campo elétrico viaja quase à velocidade da luz e empurra todos os elétrons juntos, como a água num cano cheio.
Diz que o WebGL está desativado.
A visualização 3D precisa de WebGL, que todo navegador atual tem. Ele pode ser desativado pela aceleração de hardware desligada nas configurações do navegador, ou por um driver gráfico muito antigo. Ligue a aceleração de hardware ou tente outro navegador.
Alguma coisa é enviada?
Não. A simulação é desenhada pelo seu próprio navegador com WebGL; nada é enviado a lugar nenhum, e ela continua funcionando offline depois que a página carrega.