Satu Kapasitor Sebenar Memadankan Satu Komponen Litar

1 · Ramal

Eksperimen litar pengecasan-rc menggunakan kapasitor 0.01 F terideal. Membina kapasitor plat-selari sebenar dengan kemuatan sebanyak itu memerlukan jurang mustahil kecil bagi vakum -- kecuali anda menimbun banyak lapisan dielektrik nipis. Adakah penambahan lebih banyak lapisan menaikkan atau menurunkan jumlah kemuatan?

• Lebih banyak lapisan menurunkan kemuatan.
• Lebih banyak lapisan menaikkan kemuatan -- seperti menimbunkan beberapa kapasitor penyimpan-cas secara selari.
• Bilangan lapisan tidak menjejaskan kemuatan, hanya bahan dielektrik berbuat demikian.

2 · Susun

1. Buka praset plat-c-sama-dalam-litar dan tekan Set semula. Kapasitor ini menggunakan dielektrik k-tinggi (εr = 1000) untuk merealisasikan secara fizikal 0.01 F yang sama seperti eksperimen litar pengecasan-rc.
2. Aktifkan bacaan kemuatan.
3. Bagi setiap percubaan, gunakan bilangan lapisan yang diberi (luas, pemisahan, dan εr dipegang tetap pada nilai sebenar eksperimen ini) untuk mengira kemuatan terhasil.

3 · Kumpul Data

Plot kemuatan C (paksi-y) melawan bilangan lapisan N (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah garisnya lurus melalui asal?

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira C = ε₀εrAN/d menggunakan ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (pemisahan tetap eksperimen ini). Bandingkan dengan jadual. Sahkan bahawa N = 1000 membiak semula 0.01 F litar terpaut itu dengan tepat.
2. Terangkan mengapa penyelanggaran lebih banyak lapisan dielektrik (seperti kapasitor seramik berbilang-lapisan sebenar) mendarabkan kemuatan berkesan, dengan cara yang sama seperti menimbunkan kapasitor secara selari.

5 · Lanjutkan

1. Kapasitor 0.01 F sebenar ('10,000 µF') wujud sebagai komponen padat yang boleh anda pegang di tangan, terima kasih kepada helah ini: lapisan dielektrik permitiviti-tinggi yang sangat nipis, digulung atau ditimbun rapat-rapat antara luas plat berkesan sangat besar. Terangkan mengapa reka bentuk vakum-jurang satu-lapisan naif tidak pernah boleh mencapai ini dalam bungkusan kecil.
2. Voltan kapasitor ini ditetapkan untuk sepadan tepat dengan EMF bateri eksperimen litar pengecasan-rc. Mengapa ia mungkin berguna, ketika mengajar kapasitor, untuk menunjukkan kemuatan berangka sama dibina dua cara berbeza -- sebagai simbol litar terideal dan sebagai peranti berbilang-lapisan yang boleh direalisasikan secara fizikal?

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma