קבוע זמן RC

קבוע זמן RC, המסומן ${\displaystyle \tau }$ (האות היוונית טאו), הוא קבוע הזמן של מעגל נגד-קבל (מעגל RC), ושווה למכפלה של התנגדות הנגד ${\displaystyle R}$ וקיבול הקבל ${\displaystyle C}$ (ביחידות SI הזמן נמדד בשניות, ההתנגדות באוהם והקיבול בפאראד):

${\displaystyle \tau =RC}$

זהו הזמן הדרוש לטעינת הקבל דרך הנגד ממתח טעינה התחלתי של אפס עד לכ־63.2% מהערך של המתח הישר המסופק, או הזמן הנדרש בכדי לפרוק את הקבל דרך אותו נגד עד לכ־36.8% ממתח הטעינה ההתחלתי שלו. ערכים אלה נגזרים מהקבוע המתמטי e, כאשר ${\displaystyle 1-e^{-1}\approx 63.2\%}$ ואילו ${\displaystyle e^{-1}\approx 36.8\%}$. נוסחאות אלו נכונות בהנחה שמופעל מתח קבוע על הקבל והנגד המחוברים בטור.

כדי לקבוע את המתח על פני הקבל כפונקציה של הזמן:

• טעינת קבל מרוקן, כאשר ${\displaystyle V_{0}}$ הוא המתח שמספק מקור המתח – המתח על הנגד והקבל יחד:

${\displaystyle V(t)=V_{0}(1-e^{-t/\tau })}$

• פריקת קבל שהמתח ההתחלתי שלו עליו הוא ${\displaystyle V_{0}}$:

${\displaystyle V(t)=V_{0}(e^{-t/\tau })}$

קבוע הזמן קשור לתדר הקיטעון ${\displaystyle f_{c}}$, שהוא פרמטר חלופי של מעגל RC המוגדר:

${\displaystyle f_{c}\equiv {\frac {1}{2\pi RC}}={\frac {1}{2\pi \tau }}}$

או באופן שקול:

${\displaystyle \tau =RC={\frac {1}{2\pi f_{c}}}}$

תדר הקיטעון מוגדר כתדר שמעבר לו (תדר גבוה יותר או נמוך יותר, לפי סוג המסנן) עוצמת האות פוחתת באופן משמעותי. בדרך כלל נהוג לומר שזו הנקודה בה הספק האות יורד בחצי, או עוצמתו יורדת ב-3dB (יורדת ב-29.3%).

כאשר ההתנגדות מבוטאת ביחידות אוהם והקיבול בפאראד, הנוסחה ${\displaystyle \tau =RC}$ נותנת את קבוע הזמן בשניות ואת תדר הקיטעון בהרץ.

משוואות שימושיות הן:

${\displaystyle t_{r}\approx 1.4\tau \approx {\frac {0.22}{f_{c}}}}$

כאשר ${\displaystyle t_{r}}$ הוא זמן טעינת הקבל מ־20% עד 80%

${\displaystyle t_{r}\approx 2.2\tau \approx {\frac {0.35}{f_{c}}}}$

כאשר ${\displaystyle t_{r}}$ הוא זמן טעינת הקבל מ־10% עד 90%

לצרכים מעשיים, נהוג להשתמש בכלל האצבע ${\displaystyle t=5\tau =5RC}$. כלל אצבע זה קובע כי בטעינת הקבל, מתח הקבל מגיע ליותר מ-99% מערכו המרבי אחרי פרק זמן של 5RC ולכן, ניתן להעריך שהתהליך של טעינת הקבל הגיע בקירוב טוב לסיומו.

• מעגל RC
• דעיכה מעריכית

• מחשבון קבוע זמן RC, באתר digikey
• הסבר על קבוע זמן RC, באתר fizix

חשמל
מושגי יסוד	מטען • שדה חשמלי • אנרגיה פוטנציאלית חשמלית • פוטנציאל • מתח • כא"מ • זרם • התנגדות ומוליכות • עכבה • הספק • השראות • זרם ישר • זרם חילופין • מעגל חשמלי • תהודה • עכבה אופיינית
רכיבים בסיסים	מקור מתח • מקור זרם • נגד • קבל • משרן • ממריסטור • שנאי • מפסק • מבדד
מכשירי מדידה	מד מתח • מד זרם • מד התנגדות • אלקטרוסקופ • גלוונומטר • מד קיבול • מד השראות • רב מודד • אוסצילוסקופ • מחולל אותות
אלקטרוניקה	מוליך למחצה • דיודה • טרנזי��טור • מיתוג • שפופרת ריק • טריודה • דיודה פולטת אור (לד) • מגבר שרת • מסנן תדרים • מעגל משולב • מעגל מודפס • VLSI • מיקרואלקטרוניקה
זרם חזק	גנרטור חשמלי • מנוע חשמלי • תחנת כוח • מתקן חשמל דירתי • מערכת חלוקה • רשת חשמל • מערכת תלת-פאזית
בטיחות בחשמל	התחשמלות • לוח חשמל • קצר חשמלי • נתיך • הארקה • ממסר פחת • מפסק אוטומטי • צבע חוטי החשמל
חוקים פיזיקליים	חוק קולון • חוק גאוס • חוק אוהם • חוקי קירכהוף • חוק שימור המטען החשמלי • חוק פאראדיי