电磁学
平行板电容器
板间匀强电场 E = V/d；读取 C = ε₀A/d 与储能 U = ½CV²。
平行板电容器——交互式电磁学模拟。板间匀强电场 E = V/d；读取 C = ε₀A/d 与储能 U = ½CV²。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
平行板电容器
板间匀强电场 E = V/d；读取 C = ε₀A/d 与储能 U = ½CV²。
电压为 V、板间距为 d 的平行板在板间形成近似匀强电场 E = V/d（忽略边缘效应）。电容 C = ε₀A/d 和储能 U = ½CV² 均由几何参数决定。点击播放，观察极板上电荷指示器的变化；在检查器中读取 C 和 U。
- 平行板电容器电场 E = V/d
- 平行板电容器容量 C = ε₀A/d
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
parallel-plate 电容器具有固定的几何形状（面积和间隙）。如果增加其两端的电压，存储的能量是否成正比增长，或者更快？
预测权重
- 存储能量的增长速度快于电压——它取决于电压的平方。
- 存储的能量与电压成正比。
- 存储的能量不依赖于电压。
可变角色
您设置的内容：
- 电压V (V)
您测量的内容：
- 电容C (pF)
- 储存电荷Q (nC)
- 储能U (nJ)
调查如何进行
- 打开「平行板电容器：充电和能量存储（parallel-plates）」预设并按重置。板面积 = 0.05 m²，间距 = 2 mm。
- 启用电荷量与储存能量读数。
- 设置每次试验的板电压并记录存储的电荷和能量。
控制方程
平行板电容 — C = ε₀A/d
由间隙隔开的两个平行导电板存储的电荷与其面积成正比，并与其间隔成反比：C = ε₀A/d。存储的能量为 U = ½CV² = ½QV。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一次试验，使用 A = 0.05 m²、d = 0.002 m（每次试验相同）计算 C = ε₀A/d，然后 Q = CV 和 U = ½CV²。将所有三个与表进行比较。
- 使用 U = ½CV² 解释为什么电压加倍会使存储的能量增加四倍而不是加倍——尽管存储的电荷只会增加一倍。
这在实验室之外的地方表现出来
- 电容 C = ε₀A/d 仅取决于板的几何形状，而不取决于您施加的电压。解释为什么物理上更大的电容器（更大的 A 或更小的 d）可以在相同的电压下存储更多的电荷。
- 医用除颤器将电容器充电至高电压，然后在不到一秒的时间内通过患者放电。使用 U = ½CV²，解释为什么医生使用高电压而不是高电容来快速提供所需的能量。
- 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
- 欢迎来到平行板电容器
- 选择电容器
- 按播放
- 板间匀强电场
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。