Электромагнетизм
Плоский конденсатор
Однородное поле E = V/d между пластинами; считайте C = ε₀A/d и запасённую энергию U = ½CV².
Плоский конденсатор — интерактивная симуляция (Электромагнетизм). Однородное поле E = V/d между пластинами; считайте C = ε₀A/d и запасённую энергию U = ½CV². Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Плоский конденсатор
Однородное поле E = V/d между пластинами; считайте C = ε₀A/d и запасённую энергию U = ½CV².
Параллельные пластины при напряжении V и зазоре d создают между собой почти однородное поле E = V/d (краевыми эффектами пренебрегаем). Ёмкость C = ε₀A/d и запасённая энергия U = ½CV² следуют из геометрии. Нажмите «Воспроизвести» и следите за пульсацией индикаторов заряда пластин; C и U читайте в панели свойств.
- E = V/d
- C = ε₀A/d
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
У плоского конденсатора фиксированная геометрия (площадь и зазор). Если увеличить напряжение на нём, запасённая энергия растёт прямо пропорционально или быстрее?
Прогнозы для взвешивания
- Энергия растёт быстрее напряжения — она зависит от квадрата напряжения.
- Энергия прямо пропорциональна напряжению.
- Энергия не зависит от напряжения.
Роли переменных
Что вы задали:
- Напряжение V (V)
Что вы измеряете:
- Ёмкость C (pF)
- Запасённый заряд Q (nC)
- Запасённая энергия U (nJ)
Как идёт исследование
- Откройте пресет parallel-plates и нажмите «Сброс». Площадь пластин = 0.05 м², зазор = 2 мм.
- Включите показания заряда и запасённой энергии.
- Задайте напряжение пластин для каждой пробы и запишите запасённый заряд и энергию.
Определяющее уравнение
Ёмкость плоского конденсатора — C = ε₀A/d
Две параллельные проводящие пластины, разделённые зазором, запасают заряд пропорционально площади и обратно пропорционально расстоянию: C = ε₀A/d. Запасённая энергия U = ½CV² = ½QV.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите C = ε₀A/d при A = 0.05 м² и d = 0.002 м (одинаково в каждой пробе), затем Q = CV и U = ½CV². Сравните все три значения с таблицей.
- Используя U = ½CV², объясните, почему удвоение напряжения учетверяет запасённую энергию, а не удваивает её — хотя запасённый заряд лишь удваивается.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Ёмкость C = ε₀A/d зависит только от геометрии пластин, а не от приложенного напряжения. Объясните, почему физически больший конденсатор (больше A или меньше d) может запасти больше заряда при том же напряжении.
- Медицинский дефибриллятор заряжает конденсатор до высокого напряжения, а затем разряжает его через пациента за долю секунды. Используя U = ½CV², объясните, почему врачи используют высокое напряжение, а не большую ёмкость, чтобы быстро передать нужную энергию.
- 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
- Добро пожаловать к параллельным пластинам
- Выберите конденсатор
- Нажмите Play
- Однородное поле между пластинами
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →