darblapas

Ietilpība

EKSPERIMENTS - ''opeļa ietilpība'' (Decembris 2018).

Anonim

Ietilpība

DC elektriskās shēmas


jautājums 1

Uzrakstiet vienādojumu, kurā aprakstīta precīza matemātiskā sakarība starp elektrisko lādiņu (Q), kapacitāti (C) un spriegumu (V).

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Viss, ko es atklāju šeit ir tas, ka maksa ir tieši proporcionāla gan spriegumam un kapacitātei. Šis vienādojums ir viegli atrast pats par sevi, pētot dažādas elektronikas mācību grāmatas!

Pārbaudes jautājums: aprēķina 330 μF kondensatora uzlādētu daudzumu, kas ir uzlādēts ar 12 voltu spriegumu.

Piezīmes:

Šis ir viens no tiem vienādojumiem, kas parasti tika apspriesti kaut kur pirmajos elektroniskās izglītības pamatskolas mēnešos un ko vairumā gadījumu nekavējoties aizmirst. Tomēr tas var būt ļoti noderīgs, strādājot ar lādēšanas sūkņiem un citām komutācijas kondensatoru shēmām.

2. jautājums

Kā strāvas plūsmas (strāvas) ātrums kondensatorā un ārā no tā ir saistīts ar sprieguma daudzumu visā tā galos "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00193x01.png ">

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Tā vietā, lai vienkārši pateiktu jums atbildi šeit, es jums ļaus jums to saprast. Atbildot uz šo jautājumu, padomājiet ļoti uzmanīgi par ūdens-in-a-vessel analoģiju! Ja nepieciešams, aizpildiet glāzi ar ūdeni, lai iegūtu intuitīvu izpratni par šiem daudzumiem.

Piezīmes:

Šāda atbilstoša analoģijas esamība kondensatora darbības dēļ padara paskaidrojumu nevajadzīgu, pat ja vispirms jēdziens ir mazliet domāts. Ir svarīgi, lai skolēni kondensatora shēmā skaidri atšķirtu strāvas, sprieguma un uzlādes daudzumus, tāpat kā tie skaidri izšķir šķidrā augstuma daudzumus, plūsmas ātrumu un šķidruma tilpumu hidrauliskajā sistēmā.

3. jautājums


∫f (x) dx aprēķinu brīdinājums!


Viens no aprēķinu pamatprincipiem ir process, ko sauc par integrāciju . Šis princips ir svarīgi saprast, jo tas izpaužas kapacitātes izturēšanā. Par laimi, ir vairāk pazīstamu fizisko sistēmu, kas arī izpaužas integrācijas procesā, padarot to vieglāk saprast.

Ja mēs ieviešam pastāvīgu ūdens plūsmu cilindriskā tvertnē ar ūdeni, ūdens līmenis tajā pašā tvertnē laika gaitā palielināsies nemainīgā tempā:

Runājot par aprēķiniem, mēs teiktu, ka tvertne integrē ūdens plūsmu ūdens augstumā. Tas nozīmē, ka viens daudzums (plūsma) nosaka laika gaitā citu daudzumu (augstumu).

Tāpat kā ūdens tvertne, arī elektriskā kapacitāte atspoguļo integrācijas fenomenu attiecībā uz laiku. Kuru elektrisko daudzumu (spriegumu vai strāvu) nosaka laika gaitā mainīgais ātrums, kāds cits daudzums (spriegums vai strāva) izejas tilpnē "# 3"> Atklāj atbildi Paslēpt atbildi

Ar kapacitāti spriegums ir strāvas laika integrālis. Tas nozīmē, ka pašreizējais "cauri" kondensators laika gaitā nosaka laika periodu, kad nomainīts spriegums kondensatorā.

Izaicinājuma jautājums: vai jūs varat domāt par to, kā mēs varētu izmantot kapacitatīvā sprieguma / strāvas integrācijas līdzību, lai modelētu ūdens tvertnes uzpildes darbību vai jebkuru citu fizisko procesu, ko apraksta ar tādām pašām matemātiskajām attiecībām?

Piezīmes:

Integrācijas jēdziens nav pārāk sarežģīts. Elektriskās parādības, piemēram, kapacitāte un induktivitāte, var kalpot kā izcilas situācijas, kurās skolēni var izpētīt un saprast abstraktu aprēķinu principus. Laika ilgums, ko izvēlēsieties veltīt diskusijai par šo jautājumu, būs atkarīgs no tā, cik matemātiski ir jūsu skolēni.

Cerams, ka uzdevuma jautājums maisa jūsu studentu iztēli, jo viņi saprot elektrisko komponentu lietderību kā analogus citiem fizisko sistēmu veidiem.

4. jautājums

Pieņemsim, ka divi vadi, kas atdalīti ar gaisa spraugu, ir savienoti ar pretējo spailes sprieguma avotu (piemēram, akumulatoru). Divu vadu telpā attīstīsies elektrisks lauks: neredzams mijiedarbības tīkls, kas zināmā mērā līdzīgs magnētiskajam laukam. Šajā shēmā šim elektriskam laukam izveidojiet neredzamās "plūsmas līnijas", norādot to fizisko diapazonu:

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Pārbaudes jautājums: paskaidrojiet, kā elektriskās plūsmas līnijas atšķiras no ģeometrijas no magnētiskās plūsmas līnijām.

Piezīmes:

Studenti var atzīmēt, ka elektriskās plūsmas līnijas neseko vieniem un tiem pašiem ceļiem, kādiem būtu magnētiskās plūsmas līnijas. Tā kā magnētiskās plūsmas līnijas vienmēr ir apļveida, elektriskās plūsmas līnijas vienmēr beidzas starp punktiem.

Piezīme saviem skolēniem par šī fakta atbilstību ekranēšanai: atšķirībā no magnētiskajiem vairoga elementiem, kuriem jāpārnes neizbēgamie magnētisko plūsmas līniju ceļš, elektriskie vairogi spēj izbeigt elektriskās plūsmas līnijas.

5. jautājums

Elektriskie lauki var tikt aprakstīti kā "neredzami tīkli" mijiedarbībai starp telpu starp elektriski uzlādētiem priekšmetiem. Lielākajai daļai cilvēku ir jāzina magnētiskie lauki, sākot ar spēlēšanu ar magnētiem kā bērniem: pievilkšanas vai atgrūšanas spēki, kas darbojas starp diviem vai vairākiem magnētiskajiem objektiem atklātās telpās. Bet elektriskie lauki nav tādi paši kā magnētiskie lauki. Divas dažāda veida lauki iedarbojas uz pilnīgi dažādiem objektiem.

Piemērs tam, kur elektriskā lauks izpaužas taustā, fiziskā spēkā, tāpat kā magnētiskajos laukos, par kuriem mēs visi esam pazīstami. Kādos apstākļos ir pietiekami spēcīgi elektriskie lauki, lai cilvēki varētu atklāt bez instrumentiem? Atzīmēt atbildi Paslēpt atbildi

"Static cling", ja apģērba gabali ir piesaistīti viens pēc otra pēc žāvēšanas mašīnā, ir piemērs elektriskajam laukam, kas ir pietiekami spēcīgs, lai radītu materiālu, fizisku piesaisti attālumā. Vēl viens līdzīgs efekts ir tautu matu stāvēšana beigās pirms zibens spēka.

Abos gadījumos kāds nosacījums izraisa tik spēcīgu elektrisko lauku?

Piezīmes:

Elektriskie lauka spēki tiek izmantoti arī dažos precizitātes sprieguma mērinstrumentos ("elektrostatiskā" skaitītāja kustībās), kā arī biežāk sastopamajam elektroskopam . Ja jūsu klasē ir pieejams vai nu elektrostatiskais skaitītājs, vai elektrokops, izmantojiet to, lai parādītu elektrisko lauku fizisko ietekmi.

6. jautājums

Kapacitāte ir ļoti svarīga īpašība daudzu veidu elektriskajās shēmās. Nosakiet, kāda ir "kapacitāte" un kas to izraisa.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

"Capacitance" ir jaudas divi atdalīti vadītāji, lai uzglabātu enerģiju kā elektrisko lauku, kas izriet no piemērotā sprieguma. Jūs varat arī atrast "kapacitātes" definīciju, kas norādīta opozīcijas ziņā attiecībā uz izmaiņām piemērotā spriegumā laika gaitā.

Jaudu veido elektriskā lauka izveidošana starp diviem vadītājiem.

Piezīmes:

Jautājiet skolēniem, kāda mērvienības mērvienība ir izteikta kapacitātē. Tāpat uzdodiet viņiem jautājumus, vai viņi domā, ka jebkura konkrēta vadītāja pāra kapacitāte mainās ar pielietoto spriegumu vai saglabāto enerģiju vai ja kapacitāte ir daudzums, kas nav atkarīgs no īpašiem elektriskiem apstākļiem.

7. jautājums

Kapacitātes starp diviem vadītājiem daudzumu var aprēķināt pēc šāda vienādojuma:

C = εA


d

Kur

C = kapacitāte Farādēs

ε = dielektriskā (absolūtais) caurlaidība

A = vadītāja platība, kvadrātmetros

d = attāluma attālums metros

Cik tālu viena no otras būtu divas metāla plāksnes, katrā laukumā 2 kvadrātmetri, lai izveidotu kapacitāti 1 μF? Pieņemsim, ka plates ir atdalītas ar gaisu.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Ja aprēķinājāt attālumu 2 miljonu metru (2 × 10 6 metru) līmenī, jūs pieļāvāt kopīgu kļūdu! Pareizā atbilde ir 17, 71 mikrometri (17, 71 × 10 -6 metri) vai 0, 01771 milimetri.

Piezīmes:

Šī problēma galvenokārt ir algebriskā manipulācijas uzdevums. Tad tas ir tikai jautājums, kā risināt d pareizas vērtības. Tomēr ε atrašana var būt sarežģīta, un tas ir pēc dizaina: es gribu, lai skolēni uzzinātu absolūtas caurlaidības nozīmi!

8. jautājums

Jauda pastāv starp diviem vadītājiem, kas atdalīti ar izolācijas materiālu. Ņemot vērā šo faktu, ir loģiski, ka divdzīslu elektriskā kabeļa garumam būs dabiskā veidā izkliedētā garuma garums:

Ir jābūt veids, kā pierādīt šādas "klaiņojošas" kapacitātes esamību ievērojamā divdurvju kabeļa garumā. Izveidojiet eksperimentu, lai to izdarītu.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Tas ir kapacitātes raksturs, lai uzglabātu elektriskās izmaksas, kas izpaužas kā statisks spriegums. Viens no veidiem, kā pierādīt kapacitātes esamību kabeli, varētu būt pārbaudīta uzkrāto lādiņu klātbūtne starp diviem kabeļa vadītājiem. Es tev atstāju detalizētu informāciju par pārbaudīto elektrisko lādiņu testēšanu!

Piezīmes:

Šī jautājuma nolūks ir padarīt studentus kritiski un radoši domāt par kapacitāti. Ir vairāk nekā viens veids, kā pārbaudīt kapacitātes kabeli, tāpēc neierobežo studentus tikai ar vienu metodi!

9. jautājums

Pieņemsim, ka jūs vēlējāties izveidot komponentu bez citiem mērķiem, kā nodrošināt kapacitāti elektriskās ķēdes ( kondensators ). Kā jūs varētu izveidot šādu ierīci, lai veiktu šo funkciju, un kā jūs varat palielināt tā kapacitāti "# 9"> Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Es jums ļaus jums noteikt, kā kondensators tiek veidots, no jūsu pašu pētījuma.

Lai palielinātu kapacitāti:

Palieliniet plāksnes laukumu
Samaziniet atstarpi starp plāksnēm
Palieliniet dielektriķa caurlaidību

Piezīmes:

Šie faktori, kas ietekmē kapacitāti, ir ļoti hipotētiski, risinot ar fiksētas vērtības kondensatoriem. Galu galā, daži cilvēki jebkad būs konstruēt vai konstruēt kondensatoru. Tomēr šie faktori ir ļoti praktiski un svarīgi saprast, strādājot ar nevainojamu kapacitāti starp vadītājiem, kur dīlera izkārtojums un izvietojums labi kontrolē ēkas, kas būvē elektrisko sistēmu!

Šie faktori ir arī svarīgi saprast, lai saprastu mainīgo kondensatoru funkciju. Pārliecinieties, ka jūsu diskusijā ar skolēniem atklāj mainīgo kondensatoru priekšmetu.

10. jautājums

Kas ir Leyden Jar un kā tā konstrukcija ir līdzīga visu kondensatoru konstrukcijai?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

"Leyden Jar" ir ierīce, kuru agrāk izmanto statiskā elektrība, lai saglabātu elektrības izmaksas. Tas ir izgatavots no stikla burkas, kas iekšpusē un ārpusē izklāta ar metāla foliju. Stikls izolē divus metāla foliju slāņus viena no otras un ļauj uzglabāt elektrisko lādiņu, kas izpaužas kā spriegums starp diviem foliju slāņiem.

Visiem kondensatoriem ir kopīga dizaina iezīme Leyden burkās: divu vadāmu plākšņu atdalīšana ar izolācijas materiālu.

Piezīmes:

Iedrošiniet savus skolēnus atrast Leyden Jar attēlu vai pat veidot savu. Nevar palaist pamanīt funkcionālo ekvivalenci starp kondensatoru un jar: uzglabāšanas maksu pret vielas uzglabāšanu!

Jar nav vienīgais objekts, kas var tikt pārveidots kondensatorā. Alumīnija foliju un papīra loksnes var izmantot arī, lai izveidotu elementāru kondensatoru. Vai jūsu skolēni eksperimentē ar savu kondensatoru veidošanu, it īpaši, ja viņiem ir piekļuve kapacitātes skaitītājam, ko var izmantot, lai salīdzinātu dažādu konstrukciju kapacitāti.

11. jautājums

Elektriskie lauki, tāpat kā visi lauki, ir divi būtiski pasākumi: lauka spēks un lauka plūsma . Kondensatorā, kurš no šiem lauka daudzumiem ir tieši saistīts ar spriegumu starp plāksnēm un kas ir tieši saistīts ar lādēšanas daudzumu (kulonos)?

Pamatojoties uz šo attiecību, kāds mainās elektriskā lauka daudzums, kad stikla loksne tiek ievietota starp šīm divām metāla plāksnēm, kas savienotas ar pastāvīga sprieguma avotu?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Lauka spēks ir tieši pieļaujamā sprieguma funkcija, un lauka plūsma ir tieša saglabātās uzlādes funkcija.

Ja stikla loksne tiek ievietota starp divām metāla plāksnēm, kas savienotas ar pastāvīgu sprieguma avotu, elektrisko lauku spēks starp plāksnēm paliks nemainīgs, kamēr elektriskā lauka plūsma palielinās (un kopā ar to palielinās plāksnītē saglabātais uzlādes apjoms )

Pārbaude: paskaidrojiet, kā elektriskās caurlaidības mainīgais ir saistīts ar aprakstīto situāciju.

Piezīmes:

Lauka jēdziens ir diezgan abstrakts. Jo īpaši elektriskie lauki ir abstrakti, jo tos nevar uztvert reālos apstākļos, vismaz ne bīstamā sprieguma līmenī. Magnētiskie lauki, kurus ikvienam vajadzētu iepazīt ar spēlēšanu ar magnētiem, var kalpot kā lauku ilustrācija kopumā, taču elektropreces un elektronikas studentiem ir ļoti svarīgi saprast, ka elektriskie un magnētiskie lauki ir divi dažādi uzņēmumi, lai gan tie ir cieši saistīti (pēc Maxwell likumiem).

12. jautājums

Elektriskā lādiņa uzglabāšana kondensatorā bieži tiek pielīdzināta ūdens glabāšanai kuģī:

Pabeigt šo analoģiju, kas saistīta ar elektrības uzlādes (Q), sprieguma (E vai V) un kapacitātes (C) elektrības daudzumiem ūdens daudzuma, ūdens tilpuma un tilpuma izmēru.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Elektriskie lādiņi ≡ Ūdens tilpums

Spriegums ≡ Ūdens kolonnas augstums tvertnē

Kapacitāte ≡ Kuģa platība, ko mēra šķērsgriezumā ar horizontālu plakni

Piezīmes:

Daudzi skolēni to uzskata par lietderīgu kondensatora darbības analogu. Bet tas palīdz vēl vairāk, ja studenti strādā kopā, lai izveidotu līdzību un patiesi to saprastu.

Veiciet dažus "domu eksperimentus" ar dažāda izmēra kuģiem, kas attiecas uz dažāda lieluma kondensatoru uzlādes veikšanas rezultātiem.

13. jautājums

Pieņemsim, ka masa ir savienota ar vinču, izmantojot kabeli, un persona pagriežas vinčas cilindru, lai paceltu masu zemē:

Fizists, iespējams, aplūkos šo scenāriju kā enerģijas apmaiņas piemēru: persona, kas ieslēdz bungu, patērē enerģiju, kas savukārt tiek uzglabāta masā potenciālā formā.

Pieņemsim, ka tagad cilvēks pārtrauc pagriezt cilindru, un tā vietā uz cilindra uzliek bremžu mehānismu tā, ka tā apgriezās apgrieztā virzienā un lēnām ļauj masai atgriezties zemes līmenī. Vēlreiz fiziķis skatītu šo scenāriju kā enerģijas apmaiņu: masa tagad atbrīvo enerģiju, bet bremžu mehānisms pārveido šo atbrīvoto enerģiju siltumā:

Katrā no iepriekš minētajiem scenārijiem izdariet bultas, kas attēlo divu spēku virzienus: spēku, ko masa ietekmē uz cilindra, un spēku, ko bungas atstāj uz masas. Salīdziniet šos spēka virzienus ar kustības virzienu katrā scenārijā un paskaidrojiet, kā šie virzieni attiecas uz masu un cilindru, kas pārmaiņus darbojas kā enerģijas avots un enerģijas slodze .

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Turpmākais jautājums: lai gan tas var nebūt skaidrs, šis jautājums cieši saistīts ar enerģijas apmaiņu starp sastāvdaļām elektriskās ķēdēs! Izskaidrojiet šo analoģiju.

Piezīmes:

Studenti parasti sajauc enerģijas plūsmas koncepciju attiecībā uz elektriskām sastāvdaļām. Es mēģinu padarīt šo jēdzienu skaidrāku, izmantojot mehāniskās analoģijas, kurās spēks un kustība darbojas kā analogie daudzumi spriegumam un strāvai (vai vice versijai).

14. jautājums

Uzzīmējiet pašreizējo strāvas virzienu šajā ķēdē, kā arī identificējiet sprieguma polaritāti visā akumulatorā un visā rezistorā. Tad salīdziniet akumulatora polaritāti ar tajā esošo strāvas virzienu un rezistora polaritāti ar tajā esošo strāvas virzienu.

Ko jūs novērojat par sakarību starp sprieguma polaritāti un pašreizējo virzienu šiem diviem dažādu komponentu veidiem? "# 14"> Atklāj atbildi Slēpt atbildi

Šeit es parādu atbildi divās dažādās formās: strāva parādās kā elektronu plūsma (pa kreisi) un strāva tiek rādīta kā parastā plūsma (pa labi).

Neatkarīgi no apzīmējuma, kuru izvēlēsieties sekot līdzi jūsu ķēžu analīzē, izpratnei jābūt vienādai: iemesls ir sprieguma polaritāte starp rezistoru un akumulatoru, neskatoties uz to pašu strāvas virzienu caur abām ir strāvas plūsma. Akumulators darbojas kā avots, bet rezistors darbojas kā slodze .

Piezīmes:

Šāda veida atšķirība ir ļoti svarīga arī fizikas pētījumos, kur ir jānosaka, vai mehāniskā sistēma strādā darbu vai arī ar to tiek veikts darbs . Skaidra izpratne par sakarību starp sprieguma polaritāti un strāvas virzienu avotiem un slodzēm ir ļoti svarīga, lai skolēni varētu apgūt reaktīvās ierīces, piemēram, induktorus un kondensatorus!

15. jautājums

Pieņemsim, ka kondensators ir tieši savienots ar regulējamu sprieguma avotu, un laika gaitā šī avota spriegums nepārtraukti palielinās . Mēs zinām, ka pieaugošais spriegums pāri kondensatoram radīs elektrisko lauku ar lielāku spēku. Vai šis elektriskā lauka pieaugums veido kondensatora enerģijas uzkrāšanos vai enerģijas izvadīšanu no kondensatora "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00190x01.png">

Tagad pieņemsim, ka regulējamais sprieguma avots laika gaitā pastāvīgi samazinās . Mēs zinām, ka tas radīs elektrisko lauku, kas samazina izturību kondensatorā. Vai šis elektriskā lauka samazinājums ir kondensatora enerģijas uzkrāšanās vai kondensatora enerģijas izdalīšanās ? Šajā scenārijā kondensators darbojas kā slodze vai kā elektroenerģijas avots?

Katram no šiem scenārijiem iezīmē strāvas virzienu ķēdē.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Pieaugot spriegumam, kondensators darbojas kā slodze, no sprieguma avota uzkrājot papildu enerģiju. Strādājot par slodzi, pašreizējais kondensatora "caurums" būs tādā pašā virzienā kā ar rezistoru.

Tā kā pielietojamais spriegums samazinās, kondensators darbojas kā avots, atbrīvojot uzkrāto enerģiju pārējai ķēdei, tā, it kā tas būtu sprieguma avots, kas pats par sevi būtu augstāks spriegums. Strādājot kā avots, pašreizējais kondensatora "caurums" būs tādā pašā virzienā kā ar akumulatoru, pievadot slodzi.

Piezīmes:

Kontrozīta strāvas virziena attiecība pret pielietotā sprieguma maiņu laika gaitā ir daudzu studentiem sarežģīts jēdziens. Tā kā laika gaitā tas saistīts ar izmaiņām, tas ir lieliska iespēja ieviest aprēķinu koncepcijas ((d / dt)).

Visnotaļ svarīga studentu konceptuālajai izpratnei par kondensatoru, kurš pakļauts palielinātiem vai samazinošiem spriegumiem, ir atšķirība starp elektrības avotu un slodzi . Studentiem jādomā par "akumulatoru" un "rezistoru" attiecīgi, nosakot sakarību starp strāvas un sprieguma kritumu. Sarežģīts kondensatoru (un induktoru!) Aspekts ir tāds, ka tie var mainīt raksturu uzreiz, sākot no enerģijas avota kā slodze, un pretēji. Attiecības nav noteiktas, jo tas ir rezistoriem, kas vienmēr ir enerģijas slodzes .

16. jautājums


∫f (x) dx aprēķinu brīdinājums!


Oma likums mums norāda, ka strāvas daudzumu, izmantojot fiksētu pretestību, var aprēķināt šādi:

I = E


R

Mēs varētu izteikt šīs attiecības arī vadītspējas, nevis pretestības ziņā, zinot, ka G = 1 / R :

I = EG

Tomēr sakarība starp strāvu un spriegumu fiksētajai kapacitātei ir pavisam citāda. Formulējums "Ohmas likums" kondensatoram ir šāds:

i = C de


dt

Cik liela nozīme ir pašreizējo (i) un sprieguma (e) "# 16" mazajiem mainīgajiem lielumiem? Atklāt atbildi Nerādīt atbildi

Apakšējā gadījumā mainīgie lielumi norāda uz momentānām vērtībām, nevis vidējām vērtībām. Izteiksme (de / dt), ko var arī uzrakstīt kā (dv / dt), atspoguļo momentāno sprieguma maiņas ātrumu laika gaitā .

Pārbaudes jautājums: manipulēt ar šo vienādojumu, lai atrisinātu pārējos divus mainīgos ((de / dt) =

.

; C =

.

)

Piezīmes:

Es atklāju, ka kapacitātes un induktivitātes tēmas ir lielisks konteksts, lai studentus iepazīstinātu ar aprēķinu pamatprincipiem. Laiks, ko pavadat, apspriežot šo jautājumu un tāpat kā citi jautājumi, būs atkarīgs no jūsu skolēnu matemātiskajām spējām.

Pat tad, ja jūsu studenti nav gatavi izpētīt kalkulāciju, joprojām ir lietderīgi apspriest, kā sakarības starp strāvu un spriegumu attiecībā uz kapacitāti ietver laiku . Tas ir radikāls novirziens no rezistoru neatkarības laika un no Ohma likuma!

17. jautājums

Pabeigt šo paziņojumu, aizstājot pareizos elektriskos mainīgos (spriegums, strāva, pretestība, kapacitāte):

Kondensatori iebilst pret ( fill-in-the-blank ) izmaiņām, reaģējot uz šādām izmaiņām, izveidojot ( fill-in-the-blank ).
Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Kondensatori ir pret sprieguma izmaiņām, reaģējot uz šādām izmaiņām, radot strāvu .

Piezīmes:

Uzsveriet saviem skolēniem, ka kapacitāte ir būtībā reaktīvs īpašums, pretojoties pārmaiņām spriegumā laika gaitā. Tas nav vienmērīgs spriegums, ko kondensatori reaģē, tikai mainot spriegumu.

18. jautājums

Elektriskajai kapacitātei ir cieša mehāniska analogija: elastība . Paskaidrojiet, kāds termins "elastība" nozīmē mehānisko atsperi un kā spriegumam un spiedienam piemērotie daudzumi ir attiecīgi analogi strāvai un spriegumam, kas tiek pielietots kapacitātes stāvoklī.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Tā kā pavasarī tiek saspiests nemainīgs ātrums, reakcijas spēks, ko tas ģenerē, palielinās lineārā ātrumā:

v = 1


k

dF


dt

Kur

v = pavasara saspiešanas ātrums

k = konstante "cietība" pavasarī

F = atsperes spiediena radītais reakcijas spēks

t = laiks

Līdzīgā veidā, tīrai kapacitātei, kurā ir pastāvīga strāva, laika gaitā parādīsies nemainīgs sprieguma izmaiņas temps:

i = C de


dt

Piezīmes:

Piezīme saviem skolēniem, ka pavasara stīvums (k) un kapacitāte (C) šajā analoģijā ir apgriezti proporcionāli viens otram.

Paskaidrojiet saviem skolēniem, cik līdzības starp inerci un kapacitāti ir tik tuvu, ka kondensatori var tikt izmantoti, lai elektriski modelētu mehāniskās atsperes!

19. jautājums


∫f (x) dx aprēķinu brīdinājums!


Kondensatori uzglabā enerģiju elektriskā lauka formā. Mēs varam aprēķināt kapacitātē uzglabāto enerģiju, integrējot kondensatora sprieguma un kondensatora strāvas (P = IV) produkciju laika gaitā, jo mēs zinām, ka jauda ir ātrums, kādā tiek veikts darbs (W), un paveiktais darba apjoms uz kondensatoru, kas to ņem no nulles sprieguma līdz daļai nulles sprieguma, veido uzglabāto enerģiju (U):

P = dW


dt

dW = P dt

U = W =╚╩ P dt

Atrodiet veidu, kā aizstāt kapacitāti (C) un spriegumu (V) integrandā, lai jūs varētu integrēt, lai atrastu vienādojumu, kas apraksta kondensatora enerģijas daudzumu, par jebkuru konkrētu kapacitātes un sprieguma vērtību.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

U = 1


2

CV 2

Piezīmes:

Integrācija, kas vajadzīga, lai iegūtu atbildi, parasti ir atrodama fizikas mācību grāmatās, kuras pamatā ir aprēķini, un tā ir vienkārša (jaudas noteikšanas) integrācija.

  • ← Iepriekšējā darba lapa

  • Darba lapa indekss

  • Nākamā darblapa →