Elektromagnetismus
Deskový kondenzátor
Homogenní pole E = V/d mezi deskami; přečti C = ε₀A/d a uloženou energii U = ½CV².
Deskový kondenzátor — interaktivní simulace Elektromagnetismus. Homogenní pole E = V/d mezi deskami; přečti C = ε₀A/d a uloženou energii U = ½CV². Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Deskový kondenzátor
Homogenní pole E = V/d mezi deskami; přečti C = ε₀A/d a uloženou energii U = ½CV².
Paralelní desky na napětí V s rozestupem d vytvářejí téměř homogenní pole E = V/d (okrajové rozbížení na krajích ignorujeme). Kapacita C = ε₀A/d a uložená energie U = ½CV² plynou z geometrie. Stiskni Spustit a sleduj pulzování indikátorů náboje desek; přečti C a U v panelu Vlastnosti.
- E = V/d
- C = ε₀A/d
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Deskový kondenzátor má pevnou geometrii (plocha a mezera). Když zvětšíš napětí na něm, roste uložená energie přímo úměrně, nebo rychleji?
Predikce k zvážení
- Uložená energie roste rychleji než napětí — závisí na druhé mocnině napětí.
- Uložená energie je přímo úměrná napětí.
- Uložená energie na napětí nezávisí.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Napětí V (V)
Co měříš:
- Kapacita C (pF)
- Uložený náboj Q (nC)
- Uložená energie U (nJ)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu parallel-plates a stiskni Resetovat. Plocha desek = 0.05 m², rozestup = 2 mm.
- Zapni odečty náboje a uložené energie.
- Nastav napětí desek pro každý pokus a zapiš uložený náboj a energii.
Řídící rovnice
Kapacita deskového kondenzátoru — C = ε₀A/d
Dvě paralelní vodivé desky oddělené mezerou ukládají náboj úměrně své ploše a nepřímo úměrně rozestupu: C = ε₀A/d. Uložená energie je U = ½CV² = ½QV.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti C = ε₀A/d s A = 0.05 m², d = 0.002 m (stejné v každém pokusu), pak Q = CV a U = ½CV². Porovnej všechna tři s tabulkou.
- Vysvětli pomocí U = ½CV², proč zdvojnásobení napětí čtyřnásobí uloženou energii místo zdvojnásobení — i když uložený náboj se jen zdvojnásobí.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Kapacita C = ε₀A/d závisí jen na geometrii desek, ne na napětí, které přikládáš. Vysvětli, proč fyzicky větší kondenzátor (větší A nebo menší d) může uložit víc náboje při stejném napětí.
- Lékařský defibrilátor nabije kondenzátor na vysoké napětí a pak ho vybije skrz pacienta za zlomek sekundy. Pomocí U = ½CV² vysvětli, proč lékaři používají vysoké napětí místo vysoké kapacity k rychlému dodání potřebné energie.
- AP Physics 2 — Unit 10: Electric Force, Field, and Potential
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 10: Conductors and Capacitors
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 9: Electric Potential
- IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Energy in particle motion and fields
- Vítej v Paralelních deskách
- Vyber kondenzátor
- Stiskni Spustit
- Homogenní pole mezi deskami
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →