Elektromagnetizem
Enaka C v krogu
Ta geometrija plošč da enako C kot prednastavitev polnjenja RC v Električnih krogih — odpri jo in glej Q(t).
Enaka C v krogu — interaktivna simulacija Elektromagnetizem. Ta geometrija plošč da enako C kot prednastavitev polnjenja RC v Električnih krogih — odpri jo in glej Q(t). Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Kapaciteta v krogih
Ta geometrija plošč da enako C kot prednastavitev polnjenja RC v Električnih krogih — odpri jo in glej Q(t).
Ta vzporedno-ploščata geometrija uporablja površino A in razmak d, tako da C = ε₀A/d ugana prednastavitev polnjenja RC v Električnih krogih. Nas superschema prikazuje V–R–C zaporedno z izračunano vrednostjo µF. Pritisni Predvajaj in glej rast polja; odpri povezano prednastavitev v Električnih krogih in glej Q(t) = CV(1 − e^(−t/RC)) za isti C.
- C = ε₀A/d
- Q = CV
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Poskus kroga rc-charging uporablja idealiziran kondenzator 0,01 F. Gradnja pravega ploščatega kondenzatorja s tako kapaciteto bi potrebovala nemogoče majhno režo za vakuum — razen če naložiš mnogo tankih dielektričnih plasti. Ali dodajanje več plasti poveča ali zmanjša skupno kapaciteto?
Predvidevanja za pretehtanje
- Več plasti zmanjša kapaciteto.
- Več plasti poveča kapaciteto — kot nalaganje več kondenzatorjev vred shrambe naboja vzporedno.
- Število plasti ne vpliva na kapaciteto, le dielektrični material.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Število plasti N
Kaj izmeriš:
- Kapaciteta C (mF)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev plate-same-c-in-circuit in pritisni Ponastavi. Ta kondenzator uporablja visoko-k dielektrik (εr = 1000), da fizikalno uresniči istih 0,01 F kot poskus kroga rc-charging.
- Omogoči odčitek kapacitete.
- Za vsak poskus uporabi dano število plasti (površina, ločitev in εr držani fiksni pri dejanskih vrednostih tega poskusa) in izračunaj nastalo kapaciteto.
Vodilna enačba
Večplastna kapaciteta — C = ε₀A/d
Prepletanje N plasti dielektrika med ploščami pomnoži enoplastno kapaciteto z N: C = ε₀εrAN/d. Tako pravi kondenzatorji dosežejo velike vrednosti kapacitete v kompaktni velikosti.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj C = ε₀εrAN/d z ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0,01 m², d ≈ 8.854 µm (fiksna ločitev tega poskusa). Primerjaj s tabelo. Potrdi, da N = 1000 reproducira točno 0,01 F povezanega kroga.
- Razloži, zakaj prepletanje več plasti dielektrika (kot pravi večplastni keramični kondenzator) pomnoži učinkovito kapaciteto, tako kot bi nalaganje kondenzatorjev vzporedno.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Pravi kondenzatorji 0.01 F („10,000 µF“) obstajajo kot kompaktne komponente, ki jih lahko držiš v roki, zahvaljujoč točno tej zvijači: izjemno tanke, tesno zvite ali naložene plasti visokopermitivnega dielektrika med ogromnimi učinkovitimi površinami plošč. Razloži, zakaj naivna enoplastna zasnova z vakuumsko režo nikoli ne bi dosegla tega v majhnem ohišju.
- Napetost tega kondenzatorja je nastavljena, da točno ustreza EMF baterije poskusa rc-charging. Zakaj bi bilo uporabno, pri poučevanju kondenzatorjev, pokazati isto številčno kapaciteto, zgrajeno na dva načina — kot idealiziran simbol kroga in kot fizikalno izvedljivo večplastno napravo?
- AP Physics 2 — Unit 10: Electric Force, Field, and Potential
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 10: Conductors and Capacitors
- IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Energy in particle motion and fields
- Dobrodošli pri enaki C dosk v krogu
- Izberi kondenzator
- Pritisni Predvajaj
- Kapaciteta v krogu
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →