Bir Devre Bileşeniyle Eşleşen Gerçek Bir Kondansatör

1 · Tahmin Et

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?

• 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.

2 · Kurulum

1. 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.
2. Kapasitans okumasını etkinleştirin.
3. Her deneme için, ortaya çıkan kapasitansı hesaplamak için verilen katman sayısını (alan, ayırma ve bu deneyin gerçek değerlerinde sabit tutulan εr) kullanın.

3 · Veri Toplayın

Üç denemeniz için kapasitans C'yi (y ekseni) katman sayısına N (x ekseni) karşı çizin. Çizgi orijinden düz mü geçiyor?

4 · Analiz et

1. 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.
2. Daha fazla dielektrik katmanının (gerçek bir çok katmanlı seramik kapasitör gibi) serpiştirilmesinin, kapasitörlerin paralel istiflenmesiyle aynı şekilde neden etkili kapasitansı artırdığını açıklayın.

5 · Uzat

1. 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.
2. 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?

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

← Deneye geri dön