Skutočný kondenzátor zodpovedajúci súčiastke v obvode

1 · Predikuj

Experiment nabíjanie RC používa idealizovaný kondenzátor 0.01 F. Postavenie skutočného deskového kondenzátora s takou kapacitou by potrebovalo nemožne malú medzeru pre vákuum — pokým nenaložíš veľa tenkých dielektrických vrstiev. Zvyšuje alebo znižuje pridanie viac vrstiev celkovú kapacitu?

• Viac vrstiev znižuje kapacitu.
• Viac vrstiev zvyšuje kapacitu — je to ako naloženie úložného priestoru náboja niekoľkých kondenzátorov paralelne.
• Počet vrstiev neovplyvňuje kapacitu, len dielektrický materiál.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu rovnaká C dosiek v obvode a stlač Resetovať. Tento kondenzátor používa vysokok-dielektrikum (εr = 1000) na fyzickú realizáciu tých istých 0.01 F ako experiment nabíjanie RC.
2. Zapni odčítanie kapacity.
3. Pre každý pokus použi daný počet vrstiev (plocha, rozostup a εr držané pevne na skutočných hodnotách tohto experimentu) na výpočet výslednej kapacity.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj kapacitu C (os y) verzus počet vrstiev N (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná cez začiatok?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj C = ε₀εrAN/d s ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (pevný rozostup tohto experimentu). Porovnaj s tabuľkou. Potvrď, že N = 1000 reprodukuje 0.01 F prepojeného obvodu presne.
2. Vysvetli, prečo prekládanie viac vrstiev dielektrika (ako skutočný viacvrstvový keramický kondenzátor) násobí efektívnu kapacitu, rovnako ako by naloženie kondenzátorov paralelne.

5 · Rozšír

1. Skutočné kondenzátory 0.01 F („10 000 µF“) existujú ako kompaktné súčiastky, ktoré držíš v ruke, vďaka presne tomuto triku: extrémne tenké, tesne zvinuté alebo naložené vrstvy vysokopermitivného dielektrika medzi obrovskými efektívnymi plochami dosiek. Vysvetli, prečo naivný jednovrstvový dizajn s vákuovou medzerou by nikdy nemohol dosiahnuť toto v malom balení.
2. Napätie tohto kondenzátora je nastavené presne na EMF batérie experimentu nabíjanie RC. Prečo môže byť pri výučbe kondenzátorov užitočné ukázať tú istú numerickú kapacitu postavenú dvoma spôsobmi — ako idealizovaný symbol v obvode a ako fyzikálne realizovateľné viacvrstvové zariadenie?

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky