Решение задач физике средствами MS Excel_13
MS Excel является удобным средством решения разнообразных расчетных задач.
Рассмотрим решение задачи по физике средствами Excel, требующих выполнения значительного числа шагов, что делает эти задачи излишне трудоемкими для решения вручную.
Задача о заряде и разряде конденсатора
Электрический конденсатор заряжается от источника ЭДС (рис. 1). Известны величина ЭДС и сопротивление цепи заряда. По прошествии некоторого времени конденсатор отключается от источника ЭДС и подключается к резистору с известным; сопротивлением. В течение некоторого времени наблюдается разряд конденсатора. Требуется определить изменение напряжения на конденсаторе и тока в цепи при заряде и разряде.
Рисунок 1. Схема заряда и разряда конденсатора
C
Е
R
R
Решение.
Обозначим ЭДС источника как Е, а напряжение на конденсаторе —UK.Напряжение на конденсаторе при заряде подсчитывается по формуле UK= Е (1 – е-t/RC). Пусть ЭДС равна 1 В, тогда расчет можно производить по упрощенной формуле
UK= 1 – е-t/RC .
Зададим конкретное время для процесса заряда конденсатора, например 3с. Соответственно, расчет по приведенной выше формуле проведем для значений времени от 0 до 3с с шагом 0,3с. Пусть по прошествии этого времени делается переключение конденсатора на разряд. Поэтому с момента времени 3,3с будем пользоваться формулой для разряда конденсатора UK= Uс е-t/RC). , где Uс — напряжение, до которого зарядился конденсатор.
Чтобы для разряда счет времени начался с 0, будем вычитать все последующие значения времени из значения 3,3с (например, 3,3 - 3,6 = - 0,3).
Ток, протекающий через конденсатор при заряде, рассчитаем по формуле IK = (Е -UK)/R.Напомним, что Е мы положили равным 1. Ток разряда конденсатора находится по формуле 1К = UK/ R.
Таким образом, таблица должна быть составлена из двух таблиц: таблицы расчета токов и напряжений при заряде конденсатора и таблицы расчета токов и напряжений при разряде конденсатора.
При построении графика для напряжений и токов в формуле для тока можно сделать умножение на масштабный коэффициент 1 000 000 или 900 000, так как числовые значения тока во много раз меньше значений напряжения.
Формулы, по которым выполняются вычисления, приведены на рис. 2.
Напряжение Uс, до которого зарядился конденсатор получено в ячейке В15. Оно является исходным для разряда, поэтому повторяется в ячейке В16. Величина ЭДС (ячейка ЕЗ) при вычислениях может быть введена любая. Здесь для простоты выбрана единица (1 В).
Рисунок 2. Формулы для расчета напряжения и силы тока при заряде разряде конденсатора
На рис. 3 показаны результаты расчета. График для напряжения помечен ромбиками, а график для тока – квадратами.
Рисунок 3. Результаты расчета напряжения и силы тока при заряде и разряде конденсатора
Литература:
Понятный самоучитель работы в Excel. СПб,: Питер, 2002
Информатика и образование. №4, 2003.
Информатика 10 класс (Россия)
Основы алгоритмизации и...
Увлекательная информатика
Информатика 7 класс (Россия)
Информационная безопасность
Электронная тетрадь по информатике 10...
Электронная тетрадь по информатике 7...
Электронная тетрадь по информатике 8...
© 2017, Власовец Надежда Витальевна 1859 11
Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей
Похожие файлы