Elektromagnetism
Sama C vooluringis
See plaatide geometria annab sama C kui RC laadimise eelseadistus Vooluringides — ava see, et Q(t) vaadata.
Sama C vooluringis — interaktiivne Elektromagnetism simulatsioon. See plaatide geometria annab sama C kui RC laadimise eelseadistus Vooluringides — ava see, et Q(t) vaadata. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Mahtuvus vooluringides
See plaatide geometria annab sama C kui RC laadimise eelseadistus Vooluringides — ava see, et Q(t) vaadata.
See paralleelplaadi geomeetria kasutab pindala A ja vahe d, nii et C = ε₀A/d kattub Vooluringite RC laadimise eelseadistusega. Ülekatte skeem näitab V–R–C jadamis arvutatud µF väärtusega. Vajuta Esita, et välja üles ehituvat näha; ava lingitud Vooluringite eelseadistus, et näha Q(t) = CV(1 − e^(−t/RC)) sama C jaoks.
- C = ε₀A/d
- Q = CV
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
RC-laadimise vooluringi eksperiment kasutab idealiseeritud 0,01 F kondensaatorit. Päris plaatkondensaatori ehitamine nii suure mahtuvusega vajaks vaakumi jaoks võimatult väikest vahe — välja arvatud, kui sa virnad palju õhukesi dielektrikukihte. Kas rohkemate kihtide lisamine suurendab või vähendab kogumahtuvust?
Kaalutavad ennustused
- Rohkem kihte vähendab mahtuvust.
- Rohkem kihte suurendab mahtuvust — see on nagu mitme kondensaatori jagu laengusalvestust rööpselt kokku kuhjades.
- Kihtide arv ei mõjuta mahtuvust, ainult dielektriku materjal teeb.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Kihtide arv N
Mida sa mõõdad:
- Mahtuvus C (mF)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava plaat-sama-C vooluringi eelseadistus ja vajuta Lähtesta. See kondensaator kasutab kõrge-k dielektrikut (εr = 1000), et füüsiliselt teostada sama 0,01 F mis RC-laadimise vooluringi eksperimendis.
- Lülita sisse mahtuvuse näit.
- Kasuta igas katses antud kihtide arvu (pindala, vahe ja εr hoitakse fikseerituna selle eksperimendi tegelikel väärtustel), et arvutada tulev mahtuvus.
Juhtiv võrrand
Mitmekihiline mahtuvus — C = ε₀A/d
N dielektrikukihli vaheldumine plaatide vahel kordistab ühekihilist mahtuvust N korda: C = ε₀εrAN/d. Nii jõuavad päris kondensaatorid suurte mahtuvusväärtusteni kompaktses suuruses.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses C = ε₀εrAN/d, kasutades ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (selle eksperimendi fikseeritud vahe). Võrdle tabeliga. Kinnita, et N = 1000 taasannab täpselt lingitud vooluringi 0.01 F.
- Selgita, miks rohkemate dielektrikukihtide vaheldumine ( nagu päris mitmekihilises keraamilises kondensaatoris) kordistab tulemusmahtuvust, samal viisil nagu kondensaatorite rööpselt kuhjamine teeks.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Päris 0.01 F („10 000 µF“) kondensaatorid on olemas kompaktsed komponentidena, mida sa saad käes hoida, täpselt selle triki tõttu: äärmiselt õhukesed, tihedalt rullitud või virnastatud kõrge permittiivsusega dielektrikukihid tohute tulekusplaatide pindalade vahel. Selgita, miks naiivne ühekihiline vaakumvahega disain ei saanuks seda kunagi väikeses pakendis saavutada.
- Selle kondensaatori pinge on seatud täpselt vastama RC-laadimise vooluringi eksperimendi patarei EMF-ile. Miks võiks kondensaatorite õpetamisel olla kasulik näidata sama numbrilist mahtuvust ehitatuna kahel viisil — idealiseeritud vooluringi sümbolina ja füüsiliselt teostatava mitmekihilise seadmena?
- 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
- Tere tulemast sama-C plaatide juurde vooluringis
- Vali kondensaator
- Vajuta Esita
- Mahtuvus vooluringis
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.