Saya belajar tentang sirkuit RC dan RL. Mengapa konstanta waktu sama dengan 63,2% dari tegangan output? Mengapa itu didefinisikan sebagai 63% dan bukan nilai lain?
Apakah rangkaian mulai bekerja pada 63% tegangan keluaran? Kenapa tidak 50%?
Saya belajar tentang sirkuit RC dan RL. Mengapa konstanta waktu sama dengan 63,2% dari tegangan output? Mengapa itu didefinisikan sebagai 63% dan bukan nilai lain?
Apakah rangkaian mulai bekerja pada 63% tegangan keluaran? Kenapa tidak 50%?
Jawaban:
Jawaban lain belum menyentuh apa yang membuat e spesial: mendefinisikan waktu konstan sebagai waktu yang diperlukan untuk sesuatu untuk turun dengan faktor e berarti bahwa pada setiap saat waktu, laju perubahan akan seperti itu-- jika itu Tingkat dilanjutkan - waktu yang diperlukan untuk meluruh menjadi tidak ada adalah satu waktu yang konstan.
Misalnya, jika seseorang memiliki tutup 1uF dan resistor 1M, konstanta waktu akan menjadi satu detik. Jika kapasitor diisi hingga 10 volt, tegangan akan turun pada kecepatan 10 volt / detik. Jika diisi hingga 5 volt, tegangan akan turun pada kecepatan 5 volt / detik. Fakta bahwa laju perubahan berkurang karena tegangan tidak berarti bahwa tegangan tidak akan benar-benar membusuk dalam satu detik, tetapi laju penurunan setiap saat dalam waktu akan menjadi tegangan saat ini dibagi dengan konstanta waktu.
Jika konstanta waktu didefinisikan sebagai unit lain (misalnya waktu paruh), maka laju peluruhan tidak lagi sesuai dengan konstanta waktu.
Ini dibangun ke dalam matematika peluruhan eksponensial yang terkait dengan sistem orde pertama. Jika respons dimulai pada kesatuan pada t = 0, maka setelah satu "satuan waktu", responsnya adalah . Ketika Anda melihat waktu penelitian, Anda mengurangi ini dari kesatuan, memberikan 0,63212 atau 63,2%.
"Unit waktu" disebut sebagai "konstanta waktu" dari sistem, dan biasanya dilambangkan τ (tau). Ekspresi penuh untuk respons sistem dari waktu ke waktu (t) adalah
Jadi konstanta waktu adalah jumlah yang berguna untuk diketahui. Jika ingin mengukur konstanta waktu secara langsung, Anda mengukur waktu yang diperlukan untuk mencapai 63,2% dari nilai akhir.
Dalam elektronik, ini berfungsi bahwa konstanta waktu (dalam detik) sama dengan R × C di sirkuit RC atau L / R di sirkuit RL, ketika Anda menggunakan ohm, farad, dan henries sebagai satuan untuk nilai komponen. Ini berarti bahwa jika Anda mengetahui konstanta waktu, Anda dapat memperoleh salah satu dari nilai komponen jika Anda tahu yang lain.
Kerusakan sirkuit paralel RC dengan kapasitor dibebankan ke Vo
Dengan kata lain, konstanta waktu didefinisikan oleh produk RC (atau rasio L / R), dan tegangan yang tampaknya arbitrer adalah hasil dari definisi itu dan cara peluruhan atau pengisian eksponensial terjadi.
Peluruhan eksponensial umum terjadi pada berbagai proses fisik seperti peluruhan radioaktif, beberapa jenis pendinginan, dll. Dan dapat dijelaskan dengan Persamaan Diferensial Biasa (ODE) orde satu.
Misalkan Anda ingin tahu waktu ketika tegangan adalah 0,5 dari tegangan awal (atau tegangan akhir jika pengisian dari 0). Itu (dari atas)
Sama seperti pelengkap jawaban luar biasa lainnya oleh Dave Tweed, supercat dan Spehro Phefany, saya akan menambahkan 2 sen saya.
Pertama sedikit nitpicking, seperti yang saya tulis dalam komentar, konstanta waktu tidak didefinisikan sebagai 63%. Secara formal ini didefinisikan sebagai kebalikan dari koefisien eksponen dari fungsi eksponensial. Yaitu, jika Q adalah jumlah yang relevan (tegangan, arus, daya, apa pun), dan Q meluruh dengan waktu seperti:
Apa jawaban lain yang hanya sedikit disentuh adalah mengapa pilihan itu telah dibuat. Jawabannya adalah kesederhanaan : konstanta waktu memberikan cara mudah untuk membandingkan kecepatan evolusi dari proses yang sama. Dalam elektronik sering kali konstanta waktu dapat diartikan sebagai "kecepatan reaksi" dari suatu rangkaian. Jika Anda mengetahui konstanta waktu dari dua sirkuit, mudah untuk membandingkan "kecepatan relatif" mereka dengan membandingkan konstanta tersebut.
Dengan kata lain, konstanta waktu adalah cara yang mudah dan dapat dipahami untuk menyampaikan skala waktu di mana suatu fenomena terjadi.