परिपथ घटक से मेल खाने वाला एक वास्तविक संधारित्र

1 · भविष्यवाणी

rc-charging परिपथ प्रयोग एक आदर्श 0.01 F संधारित्र का उपयोग करता है। इतनी अधिक धारिता के साथ एक वास्तविक parallel-plate संधारित्र बनाने के लिए वैक्यूम के लिए असंभव रूप से छोटे अंतराल की आवश्यकता होगी - जब तक कि आप कई पतली ढांकता हुआ परतों को ढेर नहीं करते। क्या अधिक परतें जोड़ने से कुल धारिता बढ़ती है या घटती है?

• अधिक परतें धारिता को कम कर देती हैं।
• अधिक परतें कैपेसिटेंस बढ़ाती हैं - यह कई कैपेसिटर के चार्ज स्टोरेज को समानांतर में ढेर करने जैसा है।
• परत गणना धारिता को प्रभावित नहीं करती, केवल ढांकता हुआ पदार्थ प्रभावित करता है।

2 · सेट अप

1. plate-same-c-in-circuit प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। यह संधारित्र rc-charging परिपथ प्रयोग के समान 0.01 F को भौतिक रूप से प्राप्त करने के लिए high-k ढांकता हुआ (εr = 1000) का उपयोग करता है।
2. कैपेसिटेंस रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए, परिणामी धारिता की गणना करने के लिए दी गई परत गणना (क्षेत्र, पृथक्करण और इस प्रयोग के वास्तविक मूल्यों पर निर्धारित εr) का उपयोग करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

अपने तीन परीक्षणों के लिए लेयर काउंट N (x-अक्ष) के विरुद्ध कैपेसिटेंस C (y-अक्ष) प्लॉट करें। क्या रेखा मूल बिन्दु से होकर सीधी जाती है?

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (इस प्रयोग का निश्चित पृथक्करण) का उपयोग करके C = ε₀εrAN/d की गणना करें। तालिका से तुलना करें. पुष्टि करें कि N = 1000 लिंक किए गए परिपथ के 0.01 F को बिल्कुल पुन: उत्पन्न करता है।
2. समझाएं कि ढांकता हुआ (वास्तविक मल्टीलेयर सिरेमिक कैपेसिटर की तरह) की अधिक परतों को इंटरलीविंग करने से प्रभावी कैपेसिटेंस क्यों बढ़ जाता है, उसी तरह समानांतर में कैपेसिटर को स्टैक करने से होता है।

5 · विस्तार

1. वास्तविक 0.01 F ('10, 000 µF') कैपेसिटर कॉम्पैक्ट घटकों के रूप में मौजूद होते हैं जिन्हें आप अपने हाथ में पकड़ सकते हैं, बिल्कुल इस चाल के लिए धन्यवाद: विशाल प्रभावी प्लेट क्षेत्रों के बीच high-permittivity ढांकता हुआ की बेहद पतली, कसकर लुढ़की या खड़ी परतें। बताएं कि क्यों एक सरल single-layer vacuum-gap डिज़ाइन एक छोटे पैकेज में इसे हासिल नहीं कर सका।
2. इस संधारित्र का वोल्टेज rc-charging परिपथ प्रयोग की बैटरी EMF से बिल्कुल मेल खाने के लिए सेट है। कैपेसिटर सिखाते समय, एक ही संख्यात्मक कैपेसिटेंस को दो अलग-अलग तरीकों से दिखाना उपयोगी क्यों हो सकता है - एक आदर्श परिपथ प्रतीक के रूप में और एक भौतिक रूप से साकार बहुपरत डिवाइस के रूप में?

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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