Elektromanyetizma
Devrede aynı C
Bu plaka geometrisi, Devreler bölümündeki RC şarj ön ayarıyla aynı C değerini verir — Q(t)'yi izlemek için onu açın.
Devrede aynı C — etkileşimli Elektromanyetizma simülasyonu. Bu plaka geometrisi, Devreler bölümündeki RC şarj ön ayarıyla aynı C değerini verir — Q(t)'yi izlemek için onu açın. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Devrelerde kapasitans
Bu plaka geometrisi, Devreler'deki RC şarj ön ayarıyla aynı C'yi verir — açın ve Q(t)'yi izleyin.
Bu plaka geometrisi, Devreler'deki RC şarj ön ayarıyla aynı C'yi verir — açın ve Q(t)'yi izleyin.
- C = ε₀A/d
- Q = CV
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Sürüş sorusu
RC şarj devresi deneyinde idealize edilmiş 0,01 F'lik bir kapasitör kullanılır. Bu kadar kapasitansa sahip gerçek bir paralel plakalı kapasitör oluşturmak, çok sayıda ince dielektrik katmanı üst üste koymadığınız sürece, vakum için inanılmaz derecede küçük bir boşluğa ihtiyaç duyacaktır. Daha fazla katman eklemek toplam kapasitansı artırır mı yoksa azaltır mı?
Tartılacak tahminler
- Daha fazla katman kapasitansı azaltır.
- Daha fazla katman kapasitansı artırır; bu, birkaç kapasitörün şarj depolamasını paralel olarak istiflemek gibidir.
- Katman sayısı kapasitansı etkilemez, yalnızca dielektrik malzeme etkiler.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Katman sayısı N
Ölçtüğünüz şey:
- Kapasitans C (mF)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- plate-same-c-in-circuit ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Bu kapasitör, rc-charging devre deneyi ile aynı 0.01 F'yi fiziksel olarak gerçekleştirmek için bir yüksek-k dielektrik (εr = 1000) kullanır.
- Kapasitans okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için, ortaya çıkan kapasitansı hesaplamak için verilen katman sayısını (alan, ayırma ve bu deneyin gerçek değerlerinde sabit tutulan εr) kullanın.
Yönetim denklemi
Çok Katmanlı Kapasite — C = ε₀A/d
N sayıda dielektrik katmanının plakalar arasına serpiştirilmesi, tek katmanlı kapasitansı N ile çarpar: C = ε₀εrAN/d. Gerçek kapasitörler kompakt boyutta büyük kapasitans değerlerine bu şekilde ulaşır.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Bir deneme için, ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m, εr = 1000, A = 0.01 m², d ≈ 8.854 µm (bu deneyin sabit ayrımı) kullanarak C = ε₀εrAN/d'yi hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın. N = 1000'nin bağlantılı devrenin 0.01 F'sini tam olarak yeniden ürettiğini doğrulayın.
- Daha fazla dielektrik katmanının (gerçek bir çok katmanlı seramik kapasitör gibi) serpiştirilmesinin, kapasitörlerin paralel istiflenmesiyle aynı şekilde neden etkili kapasitansı artırdığını açıklayın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Gerçek 0,01 F ('10,000 µF') kapasitörler, tam olarak bu hile sayesinde elinizde tutabileceğiniz kompakt bileşenler olarak mevcuttur: devasa etkili plaka alanları arasında son derece ince, sıkı bir şekilde yuvarlanmış veya istiflenmiş yüksek geçirgenliğe sahip dielektrik katmanları. Saf bir tek katmanlı vakum boşluğu tasarımının bunu küçük bir pakette neden asla başaramayacağını açıklayın.
- Bu kapasitörün gerilimı, rc şarj devresi deneyinin pil EMF'sine tam olarak uyacak şekilde ayarlanmıştır. Kapasitörleri öğretirken aynı sayısal kapasitansın iki farklı şekilde oluşturulmuş olduğunu göstermek (idealleştirilmiş bir devre sembolü ve fiziksel olarak gerçekleştirilebilir çok katmanlı bir cihaz olarak) neden yararlı olabilir?
- 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
- Hoş geldiniz: plaka aynı C içinde devre
- Seçin: kondansatör
- Oynat'a basın
- Bir devrede kapasitans
- Denetleyiciyi açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.