แม่เหล็กไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุแผ่นขนาน

สนามสม่ำเสมอ E = V/d ระหว่างแผ่น อ่าน C = ε₀A/d และพลังงานที่เก็บ U = ½CV²

ตัวเก็บประจุแผ่นขนาน — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ สนามสม่ำเสมอ E = V/d ระหว่างแผ่น อ่าน C = ε₀A/d และพลังงานที่เก็บ U = ½CV² ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

ตัวเก็บประจุแผ่นขนาน

สนามสม่ำเสมอ E = V/d ระหว่างแผ่นเพลต; อ่านค่า C = ε₀A/d และพลังงานสะสม U = ½CV²

แผ่นเพลตขนานที่แรงดัน V และระยะห่าง d สร้างสนามที่เกือบสม่ำเสมอ E = V/d ระหว่างแผ่น (ไม่รวมผลขอบ) ความจุไฟฟ้า C = ε₀A/d และพลังงานสะสม U = ½CV² ได้มาจากรูปทรงเรขาคณิต กดเล่นเพื่อดูตัวบ่งชี้ประจุบนแผ่นเพลตเต้น อ่านค่า C และ U ในแผงคุณสมบัติ

• E = V/d
• C = ε₀A/d

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

ตัวเก็บประจุแผ่นคู่ขนานมีเรขาคณิตคงที่ (พื้นที่และช่องว่าง) ถ้าเพิ่มแรงดันคร่อมมัน พลังงานที่เก็บโตตามสัดส่วนตรงหรือเร็วกว่า

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• พลังงานที่เก็บโตเร็วกว่าแรงดัน — มันขึ้นกับแรงดันยกกำลังสอง
• พลังงานที่เก็บแปรผันตรงกับแรงดัน
• พลังงานที่เก็บไม่ขึ้นกับแรงดัน

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• แรงดัน V (V)

สิ่งที่คุณวัด:

• ความจุไฟฟ้า C (pF)
• ประจุที่เก็บ Q (nC)
• พลังงานที่เก็บ U (nJ)

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท parallel-plates แล้วกดรีเซ็ต พื้นที่แผ่น = 0.05 m² ระยะห่าง = 2 mm
2. เปิดค่าแสดงประจุและพลังงานที่เก็บ
3. ตั้งแรงดันแผ่นในแต่ละรอบแล้วบันทึกประจุและพลังงานที่เก็บ

สมการควบคุม

ความจุไฟฟ้าแผ่นขนาน — C = ε₀A/d

แผ่นตัวนำขนานสองแผ่นที่มีช่องว่างคั่นเก็บประจุตามสัดส่วนพื้นที่ และผกผันกับระยะห่าง: C = ε₀A/d พลังงานสะสมคือ U = ½CV² = ½QV

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ C = ε₀A/d โดยใช้ A = 0.05 m², d = 0.002 m (เท่ากันทุกรอบ) แล้วหา Q = CV และ U = ½CV² เทียบทั้งสามค่ากับตาราง
• จงใช้ U = ½CV² อธิบายว่าทำไมการเพิ่มแรงดันเป็นสองเท่าจึงเพิ่มพลังงานสะสมเป็นสี่เท่า ไม่ใช่สองเท่า ทั้งที่ประจุสะสมเพิ่มเพียงสองเท่า

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• ค่าความจุ C = ε₀A/d ขึ้นกับเรขาคณิตของแผ่นเท่านั้น ไม่ขึ้นกับแรงดันที่จ่าย จงอธิบายว่าทำไมตัวเก็บประจุที่มีขนาดกายภาพใหญ่กว่า (A ใหญ่กว่าหรือ d เล็กกว่า) จึงเก็บประจุได้มากกว่าที่แรงดันเดียวกัน
• เครื่องช็อกไฟฟ้าหัวใจชาร์จตัวเก็บประจุถึงแรงดันสูงแล้วคายประจุผ่านผู้ป่วยในเสี้ยววินาที จงใช้ U = ½CV² อธิบายว่าทำไมแพทย์จึงใช้แรงดันสูงแทนค่าความจุสูงในการส่งพลังงานที่ต้องการอย่างรวดเร็ว

• 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

1. ยินดีต้อนรับสู่ แผ่นขนาน
2. เลือกตัวเก็บประจุ
3. กดเล่น
4. สนามสม่ำเสมอระหว่างแผ่น
5. เปิดแผงคุณสมบัติ
6. คุณทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

ความจุไฟฟ้า