Īsts kondensators, kas atbilst ķēdes komponentei

1 · Prognozē

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?

• Vairāk kārtu samazina kapacitāti.
• Vairāk kārtu palielina kapacitāti — tas ir kā vairāku paralēlu kondensatoru lādiņa uzglabāšanas sakārtošana.
• Kārtu skaits neietekmē kapacitāti, tikai dielektriķa materiāls.

2 · Iestati

1. 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.
2. Ieslēdz kapacitātes rādījumu.
3. Katram mēģinājumam izmanto doto kārtu skaitu (laukums, atstatums un εr noturēti fiksēti šī eksperimenta īstajās vērtībās), lai izrēķinātu iegūto kapacitāti.

3 · Vāc datus

Zīmē kapacitāti C (y ass) pret kārtu skaitu N (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai līnija ir taisna caur sākumpunktu?

4 · Analizē

1. 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.
2. Izskaidro, kāpēc vairāk dielektriķa kārtu pārmaiņus (kā īsts daudzkārtu keramikas kondensators) reizina efektīvo kapacitāti, tāpat kā paralēli sakārtotu kondensatoru kaudze.

5 · Paplašina

1. 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.
2. 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?

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas