Stvarni kondenzator koji odgovara komponenti kruga

1 · Predviđanje

Pokus kruga rc-charging koristi idealizirani kondenzator od 0.01 F. Gradnja stvarnog kondenzatora s paralelnim pločama tolikog kapaciteta zahtijevala bi nemoguće mali razmak za vakuum — osim ako slažeš mnogo tankih slojeva dielektrika. Povećava li ili smanjuje dodavanje više slojeva ukupni kapacitet?

• Više slojeva smanjuje kapacitet.
• Više slojeva povećava kapacitet — kao slaganje vrijednosti pohrane naboja više kondenzatora paralelno.
• Broj slojeva ne utječe na kapacitet, samo materijal dielektrika.

2 · Postava

1. Otvori postav plate-same-c-in-circuit i pritisni Resetiraj. Ovaj kondenzator koristi dielektrik visokog k (εr = 1000) za fizičku realizaciju istih 0.01 F kao pokus kruga rc-charging.
2. Omogući očitanje kapaciteta.
3. Za svaki pokušaj koristi dani broj slojeva (površina, razmak i εr fiksni na stvarnim vrijednostima ovog pokusa) za izračun rezultirajućeg kapaciteta.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj kapacitet C (y-os) naspram broja slojeva N (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li crta pravac kroz ishodište?

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj C = ε₀εrAN/d koristeći ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (fiksni razmak ovog pokusa). Usporedi s tablicom. Potvrdi da N = 1000 reproducira točno 0.01 F povezanog kruga.
2. Objasni zašto preplitanje više slojeva dielektrika (kao pravi višeslojni keramički kondenzator) umnožava učinkoviti kapacitet, isto kao slaganje kondenzatora paralelno.

5 · Proširenje

1. Pravi kondenzatori od 0.01 F („10 000 µF“) postoje kao kompaktne komponente koje možeš držati u ruci, zahvaljujući točno ovom triku: iznimno tanki, čvrsto smotani ili složeni slojevi visokopermitivnog dielektrika između ogromnih učinkovitih površina ploča. Objasni zašto naivan jednoslojni dizajn s vakuumskim razmakom nikad ne bi to postigao u malom pakiranju.
2. Napon ovog kondenzatora postavljen je da točno odgovara EMF baterije pokusa rc-charging. Zašto može biti korisno, pri podučavanju kondenzatora, pokazati isti brojčani kapacitet izgrađen na dva načina — kao idealizirani simbol kruga i kao fizički izvediv višeslojni uređaj?

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis