Electromagnetisme
Mateixa C en un circuit
Aquesta geometria de plaques dóna la mateixa C que el predefinit de càrrega RC a Circuits: obre'l per veure Q(t).
Mateixa C en un circuit — simulació interactiva de Electromagnetisme. Aquesta geometria de plaques dóna la mateixa C que el predefinit de càrrega RC a Circuits: obre'l per veure Q(t). Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Capacitat en circuits
Aquesta geometria de plaques dóna la mateixa C que el predefinit de càrrega RC a Circuits: obre'l per veure Q(t).
Aquesta geometria de plaques paral·leles fa servir àrea A i separació d perquè C = ε₀A/d coincideixi amb el predefinit de càrrega RC de Circuits. L'esquema superposat mostra V–R–C en sèrie amb el valor calculat en µF. Prem Reprodueix per veure com es construeix el camp; obre el predefinit enllaçat de Circuits per veure Q(t) = CV(1 − e^(−t/RC)) per a la mateixa C.
- C = ε₀A/d
- Q = CV
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
L'experiment de circuit rc-charging fa servir un condensador idealitzat de 0.01 F. Construir un condensador real de plaques paral·leles amb tanta capacitat necessitaria una separació impossiblement petita per a el buit — tret que apilis moltes capes primes de dielèctric. Afegir més capes augmenta o disminueix la capacitat total?
Prediccions a valorar
- Més capes disminueixen la capacitat.
- Més capes augmenten la capacitat: és com apilar la capacitat de càrrega de diversos condensadors en paral·lel.
- El nombre de capes no afecta la capacitat; només el material dielèctric.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Nombre de capes N
El que tu mesures:
- Capacitat C (mF)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «Un condensador real que coincideix amb un component de circuit» i prem Restableix. Aquest condensador fa servir un dielèctric d'alta k (εr = 1000) per realitzar físicament els mateixos 0.01 F que l'experiment de circuit rc-charging.
- Activa la lectura de capacitat.
- Per a cada prova, fes servir el nombre de capes donat (àrea, separació i εr mantingudes fixes als valors reals d'aquest experiment) per calcular la capacitat resultant.
Equació governant
Capacitat multicapa — C = ε₀A/d
Intercalar N capes de dielèctric entre plaques multiplica per N la capacitat d'una sola capa: C = ε₀εrAN/d. Així és com els condensadors reals assoleixen valors de capacitat grans en una mida compacta.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula C = ε₀εrAN/d amb ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (la separació fixa d'aquest experiment). Compara-ho amb la taula. Confirma que N = 1000 reprodueix exactament els 0.01 F del circuit enllaçat.
- Explica per què intercalar més capes de dielèctric (com un condensador ceràmic multicapa real) multiplica la capacitat efectiva, de la mateixa manera que apilar condensadors en paral·lel.
On apareix això més enllà del laboratori
- Els condensadors reals de 0.01 F («10,000 µF») existeixen com a components compactes que pots agafar amb la mà, gràcies exactament a aquest truc: capes extremadament primes, estretament enrotllades o apilades, de dielèctric d'alta permitivitat entre àrees de placa efectives enormes. Explica per què un disseny ingenu d'una sola capa amb buit no podria aconseguir això mai en un paquet petit.
- La tensió d'aquest condensador coincideix exactament amb l'EMF de la bateria de l'experiment «Càrrega RC». Per què pot ser útil, ensenyant condensadors, mostrar la mateixa capacitat numèrica construïda de dues maneres — com a símbol idealitzat de circuit i com a dispositiu multicapa físicament realitzable?
- AP Physics 2 — Unit 10: Electric Force, Field, and Potential
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 10: Conductors and Capacitors
- IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Energy in particle motion and fields
- Benvingut a Mateixa C en circuit
- Selecciona el condensador
- Prem Reprodueix
- Capacitat en un circuit
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →