电磁学
电容器与电容
探究平行板电容器:改变极板面积、间距与电压,测量板间电场。检验 、 与储能 。
⚠ 本模拟使用低电压;真实电容器即使断电后仍可能存有危险电荷——触碰前务必通过电阻放电。
器材
- 虚拟平行板电容器与电源
- 板面积、板间距与电压滑块
- 电场与能量读数栏
实验步骤
测量电场随电压与间距的变化
固定"板面积",增大"电压"并读取电场——检验 。然后保持 U 不变,增大"板间距",观察 随 反比下降。记录三组 (U, d, E) 数据。
验证电容公式
改变"板面积"与"板间距",观察电容遵循 :A 加倍→C 加倍;d 加倍→C 减半。观察图1中电荷 在两板上的积聚(板面电荷密度有显示)。
计算储能
在两个不同电压下读取能量,检验 :U 加倍→W 变四倍。预测在两板间填入 的电介质会怎样(C 增大 倍)——与电介质一节联系起来。
模拟
实验历史
最早的电容器是"莱顿瓶",1745–46年由冯·克莱斯特与莱顿的穆森布鲁克各自独立制成——内外贴金属的玻璃瓶能储存惊人的电荷。本杰明·富兰克林证明电荷储存在玻璃中而非水里,并奠定了正/负电荷约定的基础。
1837年,迈克尔·法拉第证明极板间的电介质能提高储电能力——这个比值今称介电常数;电容单位法拉即以他命名。麦克斯韦随后通过位移电流 的概念把电容器纳入场方程——这正是电磁波得以存在的关键一环。