Энергия и электричество · Расчёт и модель
Лейденская банка и ёмкость
Как площадь пластин и расстояние влияют на ёмкость конденсатора?
9–11 классы · 3 встречи по 45 минут · ожидание между встречами указано в шагах
До начала работы
Лейденскую банку и высоковольтные цепи не собирать. Без компьютера используй относительную модель C/C₀=(S/S₀)/(d/d₀).
Покажите план руководителю и согласуйте условия. Заряд Q, напряжение U, ёмкость C=Q/U; прямая и обратная пропорциональность; энергия CU²/2.
Подготовьте материалы
- симуляция PhET «Конденсатор: основы»
- бумага
- калькулятор
Сначала предположение
Запишите, какой результат ожидаете и почему. Для конструкции задайте критерий успеха, для расчёта — допущения, для источников — проверяемое утверждение.
- Меняем или сравниваем
- площадь пластин, затем расстояние в отдельной серии
- Фиксируем
- ёмкость и заряд при постоянном напряжении
- Сохраняем / принимаем в модели
- одно напряжение, одна среда между пластинами
Маршрут исследования
- 1
Зафиксируй напряжение и изменяй только площадь пластин.
- 2
Запиши три пары «площадь — ёмкость».
- 3
Верни начальную площадь и сделай серию для трёх расстояний.
- 4
Проверь качественные зависимости C∝S и C∝1/d.
- 5
Нарисуй соответствие пластин обкладкам лейденской банки.
Что должно остаться после работы
- Исходная таблица с единицами или карточки свидетельств. Неудачные попытки и изменения условий тоже записаны.
- Ответ на вопрос с двумя конкретными свидетельствами, объяснением и ограничением.
- План следующей проверки: Вычисли, как изменится энергия CU²/2 при удвоении напряжения.
- Личный итог каждого участника и короткая защита по исходному журналу.
Нужна помощь? Начните с двух вариантов и одной строки таблицы. Если результат не получается, проверьте условия с руководителем. Отсутствие ожидаемого эффекта можно обсуждать; выдумывать измерения нельзя.
Мой журнал проекта
Записи хранятся только в этом браузере и не отправляются руководителю. Для передачи скачайте файл. На общем компьютере после скачивания очистите записи. Можно вести тот же журнал на бумаге.
Загружаем записи…
Источники и инструменты
- Science Buddies: переменные и условия сравнения ↗
Опора для планирования исследования; конкретные задания курса написаны заново.
- Science Buddies: инженерный процесс ↗
Различаем проверку гипотезы и улучшение конструкции по критериям.
- PhET: конденсатор — основы ↗
Внешняя модель ёмкости; без интернета используйте относительный расчёт из карточки.
Предметное объяснение и ограничения — в руководстве учителю. Общие методические источники не являются проверкой каждого опыта. Руководитель предварительно пробует конкретную установку.