แม่เหล็กไฟฟ้า
ค่า C เดียวกันในวงจร
เรขาคณิตแผ่นนี้ให้ C เท่ากับค่าที่ตั้งไว้การประจุ RC ในโมดูลวงจรไฟฟ้า — เปิดดู Q(t) ได้
ค่า C เดียวกันในวงจร — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ เรขาคณิตแผ่นนี้ให้ C เท่ากับค่าที่ตั้งไว้การประจุ RC ในโมดูลวงจรไฟฟ้า — เปิดดู Q(t) ได้ ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
ความจุไฟฟ้าในวงจร
รูปทรงแผ่นนี้ให้ C เท่ากับพรีเซตการชาร์จ RC ในวงจร — เปิดดูเพื่อดู Q(t)
รูปทรงแผ่นเพลตขนานนี้ใช้พื้นที่ A และระยะห่าง d ดังนั้น C = ε₀A/d จึงตรงกับพรีเซ็ตการชาร์จ RC ในหมวดวงจรไฟฟ้า แผนผังซ้อนทับแสดง V–R–C แบบอนุกรมพร้อมค่า µF ที่คำนวณได้ กดเล่นเพื่อดูสนามที่ก่อตัว เปิดพรีเซ็ตวงจรไฟฟ้าที่เชื่อมโยงเพื่อดู Q(t) = CV(1 − e^(−t/RC)) สำหรับค่า C เดียวกัน
- C = ε₀A/d
- Q = CV
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
การทดลองวงจร rc-charging ใช้ตัวเก็บประจุอุดมคติ 0.01 F การสร้างตัวเก็บประจุแผ่นคู่ขนานจริงที่ความจุเท่านี้ต้องการช่องว่างเล็กเกินจะเป็นไปได้หากเป็นสุญญากาศ — เว้นแต่ซ้อนชั้นไดอิเล็กทริกบาง ๆ หลายชั้น การเพิ่มชั้นเพิ่มหรือลดความจุรวม
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ชั้นมากกว่าลดความจุ
- ชั้นมากกว่าเพิ่มความจุ — เหมือนซ้อนการเก็บประจุของหลายตัวแบบขนาน
- จำนวนชั้นไม่กระทบความจุ มีแต่วัสดุไดอิเล็กทริก
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- จำนวนชั้น N
สิ่งที่คุณวัด:
- ความจุไฟฟ้า C (mF)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดพรีเซ็ท plate-same-c-in-circuit แล้วกดรีเซ็ต ตัวเก็บประจุนี้ใช้ฉนวนค่า k สูง (εr = 1000) เพื่อสร้างค่า 0.01 F เดียวกันกับการทดลองวงจร rc-charging ขึ้นจริง
- เปิดค่าแสดงความจุไฟฟ้า
- สำหรับแต่ละรอบ ใช้จำนวนชั้นที่กำหนด (พื้นที่ ระยะห่าง และ εr คงที่ตามค่าจริงของการทดลองนี้) คำนวณความจุที่ได้
สมการควบคุม
ความจุไฟฟ้าหลายชั้น — C = ε₀A/d
การสอดชั้นฉนวน N ชั้นระหว่างแผ่นคูณค่าความจุชั้นเดี่ยวด้วย N: C = ε₀εrAN/d นี่คือวิธีที่ตัวเก็บประจุจริงบรรลุค่าความจุสูงในขนาดกะทัดรัด
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ C = ε₀εrAN/d โดยใช้ ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (ระยะห่างคงที่ของการทดลองนี้) เทียบกับตาราง และยืนยันว่า N = 1000 ให้ค่า 0.01 F ของวงจรที่เชื่อมโยงพอดี
- อธิบายว่าเหตุใดการสอดชั้นไดอิเล็กทริกเพิ่ม (เหมือนตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้นจริง) จึงคูณความจุที่ได้ผล แบบเดียวกับการต่อตัวเก็บประจุขนานกัน
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ตัวเก็บประจุ 0.01 F (‘10,000 µF’) จริงมีอยู่เป็นชิ้นส่วนกะทัดรัดที่ถือได้ ด้วยเทคนิคนี้พอดี ชั้นไดอิเล็กทริกค่าความยินยอมสูงที่บางมากม้วนหรือซ้อนแน่น ระหว่างพื้นที่แผ่นที่ได้ผลมหาศาล อธิบายว่าเหตุในแบบชั้นเดียวช่องว่างสุญญากาศแบบไร้เดียงสาจึงทำสิ่งนี้ในแพ็กเกจเล็กไม่ได้เลย
- แรงดันของตัวเก็บประจุนี้ตั้งให้เท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในการทดลอง rc-charging พอดี เหตุใดการแสดงความจุตัวเลขเดียวกันสองวิธี — เป็นสัญลักษณ์วงจรอุดมคติและเป็นอุปกรณ์หลายชั้นที่สร้างได้จริง — จึงมีประโยชน์ในการสอนเรื่องตัวเก็บประจุ
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ แผ่นความจุเท่ากันในวงจร
- เลือกตัวเก็บประจุ
- กดเล่น
- ความจุไฟฟ้าในวงจร
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ