Elektromagnētisms
Plākšņu kondensators
Viendabīgs lauks E = V/d starp plāksnēm; nolasi C = ε₀A/d un uzkrātā enerģija U = ½CV².
Plākšņu kondensators — interaktīva Elektromagnētisms simulācija. Viendabīgs lauks E = V/d starp plāksnēm; nolasi C = ε₀A/d un uzkrātā enerģija U = ½CV². Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Plākšņu kondensators
Viendabīgs lauks E = V/d starp plāksnēm; nolasi C = ε₀A/d un uzkrātā enerģija U = ½CV².
Paralēlas plāksnes ar spriegumu V un atstatumu d rada gandrīz viendabīgu lauku E = V/d starp tām (malu novirzes neņemtas vērā). Kapacitāte C = ε₀A/d un uzkrātā enerģija U = ½CV² izriet no ģeometrijas. Nospied „Atskaņot”, lai redzētu plākšņu lādiņa rādītājus pulsējam; nolasi C un U Īpašību panelī.
- E = V/d
- C = ε₀A/d
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Plākšņu kondensatoram ir fiksēta ģeometrija (laukums un sprauga). Ja tu palielini spriegumu pāri tam, vai uzglabātā enerģija aug tiešā proporcijā vai ātrāk?
Prognozes, ko svērt
- Uzglabātā enerģija aug ātrāk nekā spriegums — tā atkarīga no sprieguma kvadrāta.
- Uzglabātā enerģija ir tieši proporcionāla spriegumam.
- Uzglabātā enerģija nav atkarīga no sprieguma.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Spriegums V (V)
Ko tu mēri:
- Kapacitāte C (pF)
- Uzglabātais lādiņš Q (nC)
- Uzglabātā enerģija U (nJ)
Kā izpēte norit
- Atver plākšņu kondensatora eksperimentu un nospied Atiestatīt. Plākšņu laukums = 0.05 m², atstatums = 2 mm.
- Ieslēdz lādiņa un uzglabātās enerģijas rādījumus.
- Iestati plākšņu spriegumu katram mēģinājumam un ieraksti uzglabāto lādiņu un enerģiju.
Noteicošais vienādojums
Plākšņu kondensatora kapacitāte — C = ε₀A/d
Divas paralēlas vadītāja plāksnes, šķirtas ar spraugu, uzglabā lādiņu proporcionalu to laukumam un apgriezti to atstatumam: C = ε₀A/d. Uzglabātā enerģija ir U = ½CV² = ½QV.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini C = ε₀A/d ar A = 0.05 m², d = 0.002 m (tas pats katrā mēģinājumā), tad Q = CV un U = ½CV². Salīdzini visus trīs ar tabulu.
- Izskaidro, izmantojot U = ½CV², kāpēc sprieguma dubultošana četrkāršo uzglabāto enerģiju, nevis dubulto to — kaut uzglabātais lādiņš tikai dubultojas.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Kapacitāte C = ε₀A/d atkarīga tikai no plākšņu ģeometrijas, nevis no sprieguma, ko tu pieliec. Izskaidro, kāpēc fiziski lielāks kondensators (lielāks A vai mazāks d) var uzglabāt vairāk lādiņa pie tā paša sprieguma.
- Medicīnas defibrilators uzlādē kondensatoru līdz augstam spriegumam, tad izlādē to cauri pacientam sekundes daļā. Izmantojot U = ½CV², izskaidro, kāpēc ārsti izmanto augstu spriegumu, nevis lielu kapacitāti, lai nodotu vajadzīgo enerģiju ātri.
- 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
- Sveicināts paralēlo plākšņu eksperimentā
- Atlasīts kondensatoru
- Nospied „Atskaņot”
- Viendabīgs lauks starp plāksnēm
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →