Elektromagnetizmas
Lygiagrečių plokštumų kondensatorius
Vienodas laukas E = V/d tarp plokštumų; skaityk C = ε₀A/d ir kaupiamąją energiją U = ½CV².
Lygiagrečių plokštumų kondensatorius — interaktyvi Elektromagnetizmas simuliacija. Vienodas laukas E = V/d tarp plokštumų; skaityk C = ε₀A/d ir kaupiamąją energiją U = ½CV². Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Lygiagrečių plokštumų kondensatorius
Vienodas laukas E = V/d tarp plokštumų; skaityk C = ε₀A/d ir kaupiamą energiją U = ½CV².
Lygiagrečios plokštumos įtampoje V ir atstume d sukuria beveik vienodą lauką E = V/d tarp jų (kraštinis išsibarstymas nepaisomas). Talpa C = ε₀A/d ir kaupiama energija U = ½CV² kyla iš geometrijos. Spausk Leisti ir žiūrėk, kaip pulsuoja plokštumų krūvio indikatoriai; skaityk C ir U Savybių skydelyje.
- E = V/d
- C = ε₀A/d
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Lygiagrečių plokštumų kondensatorius turi fiksuotą geometriją (plotą ir tarpą). Jei padidinsi įtampą per jį, ar sukauptoji energija auga tiesiogiai proporcingai ar greičiau?
Svarstytini spėjimai
- Sukauptoji energija auga greičiau nei įtampa — ji priklauso nuo įtampos kvadrato.
- Sukauptoji energija tiesiogiai proporcinga įtampai.
- Sukauptoji energija nepriklauso nuo įtampos.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Įtampa V (V)
Ką tu matauji:
- Talpa C (pF)
- Sukauptas krūvis Q (nC)
- Sukauptoji energija U (nJ)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Lygiagrečių plokštumų kondensatorius“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Plokštumų plotas = 0.05 m², atskyrimas = 2 mm.
- Įjunk krūvio ir sukauptos energijos rodmenis.
- Nustatyk plokštumų įtampą kiekvienam bandymui ir užsirašyk sukauptą krūvį bei energiją.
Valdančioji lygtis
Lygiagrečių plokštumų talpa — C = ε₀A/d
Dvi lygiagrečios laidininko plokštumos, atskirtos tarpų, kaupia krūvį proporcingai savo plotui ir atvirkščiai proporcingai atskyrimui: C = ε₀A/d. Sukauptoji energija yra U = ½CV² = ½QV.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok C = ε₀A/d naudodamas A = 0.05 m², d = 0.002 m (tas pats kiekviename bandyme), tada Q = CV ir U = ½CV². Palygink visus tris su lentele.
- Paaiškink, naudodamas U = ½CV², kodėl įtampos padvigubinimas keturis kartus padidina sukauptąją energiją, o ne padvigubina — nors sukauptasis krūvis tik pasidvigubina.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Talpa C = ε₀A/d priklauso tik nuo plokštumų geometrijos, ne nuo to, kokią įtampą pritaikai. Paaiškink, kodėl fiziškai didesnis kondensatorius (didesnis A ar mažesnis d) gali kaupti daugiau krūvio toje pačioje įtampoje.
- Medicininis defibriliatorius įkrauna kondensatorių aukštai įtampai, tada iškrauna jį per pacientą per sekundės dalį. Naudodamas U = ½CV² paaiškink, kodėl gydytojai naudoja aukštą įtampą, o ne didelę talpą, kad greitai pristatytų reikalingą energiją.
- 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
- Sveiki atvykę prie lygiagrečių plokštumų
- Pasirink kondensatorių
- Spausk Leisti
- Vienodas laukas tarp plokštumų
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →