Цифровий ресурс може використовуватися для навчання в рамках програми середньої школи (базового і профільного рівнів).
Комп'ютерна програма ілюструє процеси, що відбуваються при паралельному з'єднанні конденсаторів.
Якщо двом ізольованим один від одного провідників повідомити заряди q 1 і q 2. то між ними виникає деяка різниця потенціалів Δφ, що залежить від значень зарядів і геометрії провідників. Різниця потенціалів Δφ між двома точками в електричному полі часто називають напругою і позначають буквою U. Найбільший практичний інтерес представляє випадок, коли заряди провідників однакові по модулю і протилежні за знаком: q 1 = - q 2 = q. У цьому випадку вводиться поняття електричної ємності.
Електричної ємністю системи з двох провідників називається фізична величина, яка визначається як відношення заряду q одного з провідників до різниці потенціалів Δφ між ними:
В СІ одиниця електричної ємності називається фарад (Ф):
Значення електричної ємності залежить від форми і розмірів провідників та від властивостей діелектрика, що розділяє провідники. Існують такі конфігурації провідників, при яких електричне поле виявляється зосередженим (локалізованим) лише в деякій області простору. Такі системи називаються конденсаторами. а провідники, що становлять конденсатор, - обкладинками.
Найпростіший конденсатор - система з двох плоских проводять пластин, розташованих паралельно один одному на малому в порівнянні з розмірами пластин відстані і розділених шаром діелектрика. Такий конденсатор називається плоским.
Електрична ємність плоского конденсатора може бути розрахована за формулою:
Конденсатори можуть з'єднуватися між собою, утворюючи батареї конденсаторів. При паралельному з'єднанні конденсаторів напруги на конденсаторах однакові: U 1 = U 2 = U. а заряди рівні q 1 = С1 U і q 2 = C 2 U. Таку систему можна розглядати як єдиний конденсатор електричної ємності C. заряджений зарядом q = q 1 + q 2 при напрузі між обкладинками рівному U. З цього виходить:
У комп'ютерній моделі розглядаються процеси перерозподілу зарядів, що відбуваються при з'єднанні конденсаторів.
Робота з моделлю
Модель не передбачає зміни умов демонстрації. При натисканні кнопки старт відбувається замикання ключів на схемі, і користувач має можливість стежити за перерозподілом зарядів в системі конденсаторів. Кнопка Скидання повертає систему в початковий стан.
Рекомендації щодо застосування моделі
Дана модель може бути застосована в якості ілюстрації на уроках вивчення нового матеріалу в 10 класі на тему «З'єднання конденсаторів». На прикладі цієї моделі можна розглянути з учнями розподіл зарядів, потенціалів, напруг при з'єднанні конденсаторів.
Приклад планування уроку з використанням моделі
Тема «З'єднання конденсаторів»
Мета уроку: розглянути послідовне і паралельне з'єднання конденсаторів, відпрацювати рішення задач.