Électromagnétisme
Condensateur à plaques parallèles
Champ uniforme E = V/d entre les plaques ; lisez C = ε₀A/d et l'énergie stockée U = ½CV².
Condensateur à plaques parallèles — simulation interactive de Électromagnétisme. Champ uniforme E = V/d entre les plaques ; lisez C = ε₀A/d et l'énergie stockée U = ½CV². Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Condensateur à plaques parallèles
Champ uniforme E = V/d entre les plaques ; lisez C = ε₀A/d et l'énergie stockée U = ½CV².
Des plaques parallèles à la tension V et séparées de d créent un champ presque uniforme E = V/d entre elles (effets de bord ignorés). La capacité C = ε₀A/d et l'énergie stockée U = ½CV² découlent de la géométrie. Appuyez sur Lecture pour voir les indicateurs de charge des plaques pulser ; lisez C et U dans l'Inspecteur.
- Champ du condensateur plan E = V/d
- Capacité C = ε₀A/d
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Un condensateur à plaques parallèles a une géométrie fixe (surface et espace). Si vous augmentez la tension aux bornes, l'énergie stockée augmente-t-elle en proportion directe, ou plus rapidement ?
Des pronostics à peser
- L’énergie stockée croît plus vite que la tension – elle dépend du carré de la tension.
- L'énergie stockée est directement proportionnelle à la tension.
- L'énergie stockée ne dépend pas de la tension.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Tension V (V)
Ce que vous mesurez :
- Capacité C (pF)
- Charge stockée Q (nC)
- Énergie stockée U (nJ)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage « plaques parallèles » et appuyez sur Réinitialiser. Surface des plaques = 0.05 m², séparation = 2 mm.
- Activez les lectures de charge et d’énergie stockée.
- Réglez la tension de la plaque pour chaque essai et enregistrez la charge et l’énergie stockées.
Équation gouvernante
Capacité à plaques parallèles — C = ε₀A/d
Deux plaques conductrices parallèles séparées par un espace stockent une charge proportionnellement à leur surface et inversement à leur séparation : C = ε₀A/d. L'énergie stockée est U = ½CV² = ½QV.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez C = ε₀A/d en utilisant A = 0.05 m², d = 0.002 m (identique dans chaque essai), puis Q = CV et U = ½CV². Comparez les trois au tableau.
- Expliquez, en utilisant U = ½CV², pourquoi doubler la tension quadruple l'énergie stockée plutôt que de la doubler - même si la charge stockée ne fait que doubler.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- La capacité C = ε₀A/d dépend uniquement de la géométrie des plaques, pas de la tension que vous appliquez. Expliquez pourquoi un condensateur physiquement plus grand (A plus grand ou d plus petit) peut stocker plus de charge à la même tension.
- Un défibrillateur médical charge un condensateur à haute tension, puis le décharge dans le patient en une fraction de seconde. À l'aide de U = ½CV², expliquez pourquoi les médecins utilisent une tension élevée plutôt qu'une capacité élevée pour délivrer rapidement l'énergie nécessaire.
- 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
- Bienvenue dans plaques parallèles
- Sélectionnez le condensateur
- Appuyez sur Lecture
- Champ uniforme entre les plaques
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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