Elektromágnesség
Ugyanaz a C egy áramkörben
Ez a lemezgeometria ugyanazt a C-t adja, mint az Áramkörök RC-töltési előbeállítása — nyisd meg, hogy lásd Q(t)-t.
Ugyanaz a C egy áramkörben — interaktív Elektromágnesség szimuláció. Ez a lemezgeometria ugyanazt a C-t adja, mint az Áramkörök RC-töltési előbeállítása — nyisd meg, hogy lásd Q(t)-t. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Kapacitás áramkörökben
Ez a lemezgeometria ugyanazt a C-t adja, mint az Áramkörök RC-töltési előbeállítása — nyisd meg, hogy lásd Q(t)-t.
Ez a párhuzamoslemezes geometria olyan A felületet és d távolságot használ, hogy a C = ε₀A/d megegyezzen az Áramkörök RC-töltési előbeállításával. A ráhelyezett séma V–R–C-t mutat sorban a számított µF értékkel. Nyomd meg az Indítást, hogy a mező felépüljön; nyisd meg a kapcsolt Áramkörök előbeállítást, hogy lásd Q(t) = CV(1 − e^(−t/RC)) ugyanarra a C-re.
- C = ε₀A/d
- Q = CV
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Az rc-charging áramköri kísérlet idealizált 0.01 F-os kondenzátort használ. Ennyi kapacitású valódi síkkondenzátor építéséhez vákuumban lehetetlenül kis rés kellene — hacsak nem halmozol sok vékony dielektrikum-réteget. Több réteg hozzáadása növeli vagy csökkenti a teljes kapacitást?
Mérlegelendő jóslatok
- Több réteg csökkenti a kapacitást.
- Több réteg növeli a kapacitást — olyan, mintha több kondenzátor töltéstárolását halmoznád párhuzamosan.
- A rétegszám nem befolyásolja a kapacitást, csak a dielektrikum anyaga.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Rétegszám N
Amit mérsz:
- Kapacitás C (mF)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a plate-same-c-in-circuit előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Ez a kondenzátor nagy k-jú dielektrikumot (εr = 1000) használ, hogy fizikailag megvalósítsa ugyanazt a 0.01 F-ot, mint az rc-charging áramköri kísérlet.
- Engedélyezd a kapacitás-kijelzőt.
- Minden mérésnél használd az adott rétegszámot (a felület, a szeparáció és az εr e kísérlet tényleges értékein rögzítve) az eredő kapacitás kiszámításához.
Vezéregyenlet
Többrétegű kapacitás — C = ε₀A/d
N réteg dielektrikum lemezek közti beékelése megszorozzza az egyrétegű kapacitást N-nel: C = ε₀εrAN/d. Így érnek el a valódi kondenzátorok nagy kapacitásértékeket kompakt méretben.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a C = ε₀εrAN/d-t ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (e kísérlet rögzített szeparációja) használatával. Hasonlítsd a táblázathoz. Erősítsd meg, hogy az N = 1000 pontosan reprodukálja a kapcsolt áramkör 0.01 F-ját.
- Magyarázd meg, miért szorzózza meg a hatékony kapacitást több dielektrikum-réteg beékelése (mint egy valódi többrétegű kerámia kondenzátor), ugyanúgy, mint párhuzamosan halmozott kondenzátorok.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Valódi 0.01 F-os („10 000 µF”) kondenzátorok léteznek kézben tartható, kompakt alkatrészként, pontosan ezzel a trükkel: rendkívül vékony, szorosan felcsavart vagy halmozott, nagy permittivitású dielektrikum-rétegek hatalmas hatékony lemezfelületek között. Magyarázd meg, miért soha nem érhetné el ezt egy naiv egyrétegű vákuumréses kialakítás kis helyen.
- Ennek a kondenzátornak a feszültségét pontosan az rc-charging áramköri kísérlet telep-EMF-jéhez igazították. Miért lehet hasznos a kondenzátorok tanításánál megmutatni ugyanazt a numerikus kapacitást két féle képpen felépítve — idealizált áramköri szimbólumként és fizikailag megvalósítható többrétegű eszközként?
- 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
- Üdv az Azonos-C-kapcsolatnál
- Válaszd ki a kondenzátort
- Nyomd meg az Indítást
- Kapacitás egy áramkörben
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.