Elektromagnetizmus
Deskový kondenzátor
Homogénne pole E = V/d medzi doskami; prečítaj C = ε₀A/d a uloženú energiu U = ½CV².
Deskový kondenzátor — interaktívna simulácia Elektromagnetizmus. Homogénne pole E = V/d medzi doskami; prečítaj C = ε₀A/d a uloženú energiu U = ½CV². Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Deskový kondenzátor
Homogénne pole E = V/d medzi doskami; prečítaj C = ε₀A/d a uloženú energiu U = ½CV².
Rovnobežné dosky na napätí V a vo vzdialenosti d vytvárajú takmer homogénne pole E = V/d medzi sebou (okrajové rozvetvenie sa ignoruje). Kapacita C = ε₀A/d a uložená energia U = ½CV² vyplývajú z geometrie. Stlač Prehrať a sleduj, ako indikátory náboja dosiek pulzujú; prečítaj C a U v paneli Vlastnosti.
- E = V/d
- C = ε₀A/d
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Deskový kondenzátor má pevnú geometriu (plocha a medzera). Ak zvýšiš napätie na ňom, rastie uložená energia priamo úmerne, alebo rýchlejšie?
Predikcie na zváženie
- Uložená energia rastie rýchlejšie než napätie — závisí na druhej mocnine napätia.
- Uložená energia je priamo úmerná napätiu.
- Uložená energia nezávisí na napätí.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Napätie V (V)
Čo meriaš:
- Kapacita C (pF)
- Uložený náboj Q (nC)
- Uložená energia U (nJ)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu rovnobežné dosky a stlač Resetovať. Plocha dosky = 0.05 m², rozostup = 2 mm.
- Zapni odčítania náboja a uloženej energie.
- Nastav napätie dosiek pre každý pokus a zaznamenaj uložený náboj a energiu.
Riadiaca rovnica
Kapacita rovnobežných dosiek — C = ε₀A/d
Dve rovnobežné vodivé dosky oddelené medzerou ukladajú náboj úmerne svojej ploche a nepriamo svojmu rozostupu: C = ε₀A/d. Uložená energia je U = ½CV² = ½QV.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj C = ε₀A/d s A = 0.05 m², d = 0.002 m (rovnaké v každom pokuse), potom Q = CV a U = ½CV². Porovnaj všetky tri s tabuľkou.
- Vysvetli pomocou U = ½CV², prečo zdvojnásobenie napätia štvornásobí uloženú energiu namiesto zdvojnásobenia — hoci uložený náboj sa len zdvojnásobí.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Kapacita C = ε₀A/d závisí len na geometrii dosiek, nie na napätí, ktoré aplikuješ. Vysvetli, prečo fyzikálne väčší kondenzátor (väčšie A alebo menšie d) môže uložiť viac náboja pri tom istom napätí.
- Lekársky defibrilátor nabije kondenzátor na vysoké napätie a potom ho vybíja cez pacienta za zlomok sekundy. Pomocou U = ½CV² vysvetli, prečo lekári používajú vysoké napätie namiesto vysokej kapacity na rýchle dodanie potrebnej energie.
- 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
- Vitaj pri rovnobežných doskách
- Vyber kondenzátor
- Stlač Prehrať
- Homogénne pole medzi doskami
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →