Elektromagnetismus
Plattenkondensator
Uniformes Feld E = V/d zwischen den Platten; lies C = ε₀A/d und gespeicherte Energie U = ½CV².
Plattenkondensator — interaktive Elektromagnetismus-Simulation. Uniformes Feld E = V/d zwischen den Platten; lies C = ε₀A/d und gespeicherte Energie U = ½CV². Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Plattenkondensator
Homogenes Feld E = V/d zwischen den Platten; lies C = ε₀A/d und gespeicherte Energie U = ½CV².
Homogenes Feld E = V/d zwischen den Platten; lies C = ε₀A/d und gespeicherte Energie U = ½CV².
- E = V/d
- C = ε₀A/d
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Ein Parallelplattenkondensator hat eine feste Geometrie (Fläche und Spalt). Wenn Sie die Spannung darüber erhöhen, wächst die gespeicherte Energie dann direkt proportional oder schneller?
Vorhersagen zum Abwägen
- Die gespeicherte Energie wächst schneller als die Spannung – es hängt vom Quadrat der Spannung ab.
- Die gespeicherte Energie ist direkt proportional zur Spannung.
- Gespeicherte Energie ist nicht von der Spannung abhängig.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Spannung V (V)
Was Sie messen:
- Kapazität C (pF)
- Gespeicherte Ladung Q (nC)
- Gespeicherte Energie U (nJ)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Preset „Parallelplatten“ und drücken Sie Zurücksetzen. Plattenfläche = 0.05 m², Abstand = 2 mm.
- Aktivieren Sie die Anzeige von Ladung und gespeicherter Energie.
- Stellen Sie die Plattenspannung für jeden Versuch ein und notieren Sie die gespeicherte Ladung und Energie.
Maßgebende Gleichung
Parallelplattenkapazität — C = ε₀A/d
Zwei parallele leitende Platten, die durch einen Spalt getrennt sind, speichern Ladung proportional zu ihrer Fläche und umgekehrt zu ihrem Abstand: C = ε₀A/d. Die gespeicherte Energie beträgt U = ½CV² = ½QV.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch C = ε₀A/d mit A = 0.05 m², d = 0.002 m (in jedem Versuch gleich), dann Q = CV und U = ½CV². Vergleichen Sie alle drei mit der Tabelle.
- Erklären Sie anhand von U = ½CV², warum eine Verdoppelung der Spannung die gespeicherte Energie vervierfacht, anstatt sie zu verdoppeln – obwohl sich die gespeicherte Ladung nur verdoppelt.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Die Kapazität C = ε₀A/d hängt nur von der Plattengeometrie ab, nicht von der angelegten Spannung. Erklären Sie, warum ein physikalisch größerer Kondensator (größeres A oder kleineres d) bei gleicher Spannung mehr Ladung speichern kann.
- Ein medizinischer Defibrillator lädt einen Kondensator auf eine hohe Spannung auf und entlädt ihn dann in Sekundenbruchteilen durch den Patienten. Erklären Sie anhand von U = ½CV², warum Ärzte eine hohe Spannung statt einer hohen Kapazität nutzen, um die benötigte Energie schnell abzugeben.
- 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
- Willkommen bei parallelen Platten
- Kondensator auswählen
- Abspielen drücken
- Homogenes Feld zwischen Platten
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.