Ang photographic flash ay isang device na gumagawa ng maikling pagsabog ng liwanag upang ipaliwanag ang isang eksena para sa photography. Ang flash ay karaniwang pinapagana ng isang kapasitor na nag-iimbak ng elektrikal na enerhiya at naglalabas nito sa pamamagitan ng flash lamp kapag na-trigger. Ang tagal ng flash ay depende sa kung gaano kabilis ang paglabas ng kapasitor, na tinutukoy ng paglaban ng flash lamp at ang kapasidad ng kapasitor. Ang dalawang salik na ito ay bumubuo ng RC circuit, na may katangiang pare-pareho ng oras na naglalarawan kung gaano kabilis bumaba ang boltahe sa kapasitor.
Ano ang RC Time Constant?
Isang RC time constant , na tinutukoy ng letrang Griyego na tau (τ), ay isang sukatan kung gaano katagal bago mabulok ang boltahe sa isang kapasitor sa isang RC circuit sa isang tiyak na bahagi ng paunang halaga nito. Ang RC time constant ay ibinibigay ng formula:
$$\tau=RC$$
kung saan ang R ay ang paglaban ng circuit sa ohms (Ω) at C ay ang kapasidad ng kapasitor sa farads (F). Ang RC time constant ay may mga yunit ng segundo (s).
Ang boltahe sa kabuuan ng capacitor sa isang RC circuit ay sumusunod sa exponential decay function, na nangangahulugan na ito ay bumababa ng isang nakapirming porsyento sa bawat agwat ng oras na katumbas ng RC pare-pareho ang oras. Halimbawa, pagkatapos ng isang pare-parehong RC time, ang boltahe sa kapasitor ay humigit-kumulang 37% ng paunang halaga nito. Pagkatapos ng dalawang RC time constants, ito ay humigit-kumulang 14% ng paunang halaga nito. Pagkatapos ng tatlong RC time constant, ito ay humigit-kumulang 5% ng paunang halaga nito, at iba pa.
Paano Naaapektuhan ng RC Time Constant ang Tagal ng Photographic Flash?
Ang tagal ng isang photographic flash ay nauugnay sa kung gaano katagal bago ang capacitor na makapaglabas ng sapat na enerhiya upang makabuo ng sapat na maliwanag na liwanag. Ang flash lamp ay may isang tiyak na pagtutol na naglilimita sa kasalukuyang daloy mula sa kapasitor, at sa gayon ay tinutukoy kung gaano kabilis ang paglabas ng kapasitor. Kung mas mataas ang resistensya, mas mahaba ang tagal ng flash. Ang kapasitor ay mayroon ding tiyak na kapasidad na tumutukoy kung gaano karaming enerhiya ang maiimbak at mailalabas nito. Kung mas mataas ang capacitance, mas mahaba ang tagal ng flash.
Ayon sa isang source, ang tagal ng isang photographic flash ay nauugnay sa isang RC time constant, na 0.115 μs sa panahon ng flash discharge para sa isang partikular na camera. Nangangahulugan ito na pagkatapos ng 0.115 μs, ang boltahe sa kabuuan ng kapasitor ay bumaba sa humigit-kumulang 37% ng paunang halaga nito, na malamang ay sapat na mababa upang huminto sa paggawa ng malaking halaga ng liwanag.
Gamit ang impormasyong ito, maaari naming kalkulahin ang laki ng kapasitor at ang paglaban ng flash lamp para sa camera na ito. Kung ipagpalagay natin na ang paunang boltahe sa kapasitor ay 300 V, na isang tipikal na halaga para sa ilang mga flash, maaari nating gamitin ang formula na ito:
$$V=V_0 e^{-t/\tau }$$
kung saan ang V ay ang boltahe sa kabuuan ng kapasitor sa oras na t, ang V_0 ay ang paunang boltahe sa kabuuan ng kapasitor, e ang numero ni Euler (mga 2.718), at ang τ ay ang RC time constant.
Sa pagsasaksak sa mga ibinigay na halaga, makakakuha tayo ng:
$$V=300 e^{-0.115\times10^{-6}/\tau}$$
Paglutas para sa τ, makukuha natin ang:
$$\tau=-0.115\times10^{-6}/\ln(V/300)$$
Kung ipagpalagay natin na Ang V ay 37% ng V_0, na tumutugma sa isang RC time constant, pagkatapos ay makukuha natin ang:
$$\tau=-0.115\times10^{-6}/\ln(0.37) \approx 3.12\ times10^{-7} s$$
Ito ang RC time constant para sa flash circuit ng camera na ito. Upang mahanap ang kapasidad ng kapasitor, maaari nating gamitin ang formula na ito:
$$C=\tau/R$$
kung saan ang R ay ang resistensya ng flash lamp. Ayon sa isa pang source, kung
ang resistensya ng
ang flash lamp
ay
0.0400 Ω sa panahon ng discharge,
pagkatapos
ang laki
ng
ang capacitor na nagbibigay ng enerhiya nito
ay
2.5 μF.
Gamit ang halagang ito,
maaari naming i-verify
ang kapasidad
ng
ang kapasitor:
$$C=\frac{3.12\times10^{-7}}{0.0400} \approx 7.80\times10^{-6} F \approx 7.8 \mu F$$
Ito ay malapit sa
ang ibinigay na halaga
ng
2.5 μF,
ngunit hindi eksakto
pareho.
Maaaring dahil ito sa mga error sa pag-round,
o iba’t ibang mga pagpapalagay tungkol sa
ang paunang boltahe o
ang huling boltahe
ng
ang kapasitor.
Upang mahanap
ang pare-pareho ng oras para sa pag-charge
ang kapasitor,
kung
ang paglaban sa pagsingil
ay
800 kΩ,
magagamit namin
p>parehong formula:
$$\tau=RC$$
Isinasaksak
ang mga halaga,
nakukuha namin ang:
$$\tau=800\times10^3 \times 7.8\times10^{-6} \approx 6.24 s$$
Ito ay nangangahulugan na
tumatagal ng humigit-kumulang 6.24 segundo para mag-charge ang capacitor ng hanggang sa humigit-kumulang 63% ng maximum na boltahe nito, na siyang kabaligtaran ng exponential decay function.
Konklusyon
Ang tagal ng isang photographic Ang flash ay nauugnay sa isang RC time constant, na nakasalalay sa paglaban ng flash lamp at ang kapasidad ng kapasitor. Kung mas mataas ang resistensya at kapasidad, mas mahaba ang tagal ng flash. Tinutukoy din ng RC time constant kung gaano kabilis mag-charge at mag-discharge ang capacitor, na nakakaapekto kung gaano kabilis magagamit muli ang flash.
