Elektromagnētisms
Tā pati C ķēdē
Šī plākšņu ģeometrija dod to pašu C kā RC uzlādes eksperiments Elektroķēdēs — atver to, lai vērotu Q(t).
Tā pati C ķēdē — interaktīva Elektromagnētisms simulācija. Šī plākšņu ģeometrija dod to pašu C kā RC uzlādes eksperiments Elektroķēdēs — atver to, lai vērotu Q(t). Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Kapacitāte ķēdēs
Šī plākšņu ģeometrija dod to pašu C kā RC uzlādes eksperiments Elektroķēdēs — atver to, lai vērotu Q(t).
Šī paralēlo plākšņu ģeometrija izmanto laukumu A un atstatumu d tā, lai C = ε₀A/d sakrīt ar RC uzlādes eksperimentu Elektroķēdēs. Pārklājuma shēma rāda V–R–C secībā ar izrēķināto µF vērtību. Nospied „Atskaņot”, lai redzētu lauka veidošanos; atver saistīto Elektroķēžu eksperimentu, lai redzētu Q(t) = CV(1 − e^(−t/RC)) tam pašam C.
- C = ε₀A/d
- Q = CV
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
RC uzlādes ķēdes eksperiments izmanto idealizētu 0.01 F kondensatoru. Īsta plākšņu kondensatora būvēšana ar tik lielu kapacitāti vakuumam prasītu neiespējami mazu spraugu — ja vien tu nesakārto daudzas plānas dielektriķa kārtas. Vai vairāk kārtu palielina vai samazina kopējo kapacitāti?
Prognozes, ko svērt
- Vairāk kārtu samazina kapacitāti.
- Vairāk kārtu palielina kapacitāti — tas ir kā vairāku paralēlu kondensatoru lādiņa uzglabāšanas sakārtošana.
- Kārtu skaits neietekmē kapacitāti, tikai dielektriķa materiāls.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Kārtu skaits N
Ko tu mēri:
- Kapacitāte C (mF)
Kā izpēte norit
- Atver ķēdes kapacitātes eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šis kondensators izmanto augsta k dielektriķi (εr = 1000), lai fiziski realizētu to pašu 0.01 F kā RC uzlādes ķēdes eksperiments.
- Ieslēdz kapacitātes rādījumu.
- Katram mēģinājumam izmanto doto kārtu skaitu (laukums, atstatums un εr noturēti fiksēti šī eksperimenta īstajās vērtībās), lai izrēķinātu iegūto kapacitāti.
Noteicošais vienādojums
Daudzkārtu kapacitāte — C = ε₀A/d
N dielektriķa kārtu pārmaiņus starp plāksnēm reizina vienas kārtas kapacitāti ar N: C = ε₀εrAN/d. Tā īstie kondensatori sasniedz lielas kapacitātes vērtības kompakta izmēra.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini C = ε₀εrAN/d ar ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (šī eksperimenta fiksētais atstatums). Salīdzini ar tabulu. Apstiprini, ka N = 1000 reproducē saistītās ķēdes 0.01 F precīzi.
- Izskaidro, kāpēc vairāk dielektriķa kārtu pārmaiņus (kā īsts daudzkārtu keramikas kondensators) reizina efektīvo kapacitāti, tāpat kā paralēli sakārtotu kondensatoru kaudze.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Īsti 0.01 F („10 000 µF”) kondensatori eksistē kā kompakta komponentes, ko vari turēt rokā, pateicoties tieši šim trikam: ārkārtīgi plānas, cieši sarullētas vai sakārtotas augstas caurlaidības dielektriķa kārtas starp milzīgiem efektīviem plākšņu laukumiem. Izskaidro, kāpēc naīvs vienkārtu vakuuma-spraugas dizains nekad to nespētu mazā iepakojumā.
- Šī kondensatora spriegums ir iestatīts, lai sakrīt ar RC uzlādes ķēdes eksperimenta baterijas EMF precīzi. Kāpēc mācot kondensatorus var būt noderīgi parādīt to pašu skaitlisko kapacitāti, būvētu divos veidos — kā idealizētu ķēdes simbolu un kā fiziski realizējamu daudzkārtu ierīci?
- 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
- Sveicināts ķēdes kapacitātes eksperimentā
- Atlasīts kondensatoru
- Nospied „Atskaņot”
- Kapacitāte ķēdē
- 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 →