الکترومغناطیس
خازن صفحههای موازی
میدان یکنواخت E = V/d بین صفحهها؛ C = ε₀A/d و انرژی ذخیرهشدهٔ U = ½CV² را بخوانید.
خازن صفحههای موازی — شبیهسازی تعاملی الکترومغناطیس. میدان یکنواخت E = V/d بین صفحهها؛ C = ε₀A/d و انرژی ذخیرهشدهٔ U = ½CV² را بخوانید. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
خازن صفحههای موازی
میدان یکنواخت E = V/d بین صفحهها؛ C = ε₀A/d و انرژی ذخیرهشدهٔ U = ½CV² را بخوانید.
صفحههای موازی در ولتاژ V و فاصلهٔ d میدانی تقریباً یکنواخت E = V/d بینشان میسازند (اثر لبه نادیده گرفته میشود). ظرفیت C = ε₀A/d و انرژی ذخیرهشدهٔ U = ½CV² از هندسه پیروی میکنند. Play را بفشارید تا نشانگرهای بار صفحه تپش کنند؛ C و U را در پنل ویژگیها بخوانید.
- E = V/d
- C = ε₀A/d
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
خازن صفحهٔ موازی هندسهٔ ثابتی (مساحت و فاصله) دارد. اگر ولتاژ دو سرش را زیاد کنید، انرژی ذخیرهشده با تناسب مستقیم رشد میکند یا تندتر؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- انرژی ذخیره تندتر از ولتاژ رشد میکند — به مجذور ولتاژ بستگی دارد.
- انرژی ذخیره مستقیماً با ولتاژ متناسب است.
- انرژی ذخیره به ولتاژ بستگی ندارد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- ولتاژ V (V)
آنچه اندازه میگیرید:
- ظرفیت C (pF)
- بار ذخیره Q (nC)
- انرژی ذخیره U (nJ)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی parallel-plates را باز کنید و Reset را بفشارید. سطح صفحه = 0.05 m² و فاصله = 2 mm.
- قرائتهای بار و انرژی ذخیره را فعال کنید.
- ولتاژ صفحهها را برای هر آزمایش تنظیم کنید و بار و انرژی ذخیره را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
ظرفیت صفحات موازی — C = ε₀A/d
دو صفحهٔ رسانای موازی که با فاصلهای جدا شدهاند، بار را متناسب با سطح و وارونهمتناسب با فاصله ذخیره میکنند: C = ε₀A/d. انرژی ذخیرهشده برابر است با U = ½CV² = ½QV.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، C = ε₀A/d را با A = 0.05 m² و d = 0.002 m حساب کنید (در هر آزمایش یکسان)، سپس Q = CV و U = ½CV². هر سه را با جدول مقایسه کنید.
- با U = ½CV² توضیح دهید چرا دو برابر کردن ولتاژ، انرژی ذخیرهشده را بهجای دو برابر، چهار برابر میکند — حتی وقتی بار ذخیرهشده فقط دو برابر میشود.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- ظرفیت C = ε₀A/d فقط به هندسهٔ صفحات بستگی دارد، نه به ولتاژی که اعمال میکنید. توضیح دهید چرا خازن بزرگتر از نظر فیزیکی (A بزرگتر یا d کوچکتر) در همان ولتاژ بار بیشتری ذخیره میکند.
- دفیبریلاتور پزشکی خازنی را تا ولتاژ بالا شارژ میکند و سپس در کسری از ثانیه از طریق بدن بیمار تخلیه میکند. با U = ½CV² توضیح دهید چرا پزشکان برای رساندن سریع انرژی لازم، بهجای ظرفیت بالا از ولتاژ بالا استفاده میکنند.
- 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
- به صفحههای موازی خوش آمدید
- انتخاب خازن
- Play را بفشارید
- میدان یکنواخت بین صفحهها
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.