Pravi kondenzator, ki ustreza komponenti kroga

1 · Predvidi

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?

• 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.

2 · Pripravi

1. 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.
2. Omogoči odčitek kapacitete.
3. Za vsak poskus uporabi dano število plasti (površina, ločitev in εr držani fiksni pri dejanskih vrednostih tega poskusa) in izračunaj nastalo kapaciteto.

3 · Zberi podatke

Nariši kapaciteto C (os y) proti številu plasti N (os x) za svoje tri poskuse. Ali je črta ravna skozi izhodišče?

4 · Analiziraj

1. 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.
2. Razloži, zakaj prepletanje več plasti dielektrika (kot pravi večplastni keramični kondenzator) pomnoži učinkovito kapaciteto, tako kot bi nalaganje kondenzatorjev vzporedno.

5 · Razširi

1. 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.
2. 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?

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov