Lab Kapasitor & Dielektrik

Tentang simulasi ini

Lab Kapasitor & Dielektrik adalah simulasi elektrostatika 3D tempat siswa memanipulasi geometri dan bahan dielektrik dari sebuah kapasitor keping sejajar. Dua keping logam dihubungkan ke baterai DC yang dapat diatur sementara muatan permukaan merah (+) dan biru (−) terkumpul pada permukaan dalam dan panah vektor sian menampilkan medan listrik seragam E = V / d. Siswa dapat menyeret keping atas naik atau turun untuk mengubah jarak pisah d, mengubah luas keping A, serta menyeret lempeng dielektrik secara horizontal ke dalam celah. Di dalam lempeng, dipol-dipol molekul tampak berputar menyejajarkan diri dengan medan, menggambarkan mengapa bahan dielektrik meningkatkan kapasitansi sesuai rumus C = kappa epsilon_0 A / d.

Yang bisa dijelajahi siswa

Seret keping atas ke bawah untuk memperkecil Jarak keping d menjadi setengahnya dan buktikan bahwa Kapasitansi C, Muatan tersimpan Q, dan Medan listrik E semuanya menjadi dua kali lipat.
Seret lempeng dielektrik dari penyisipan 0% hingga 100% dan amati muatan + dan - tambahan mengalir dari baterai ke keping saat Kapasitansi berlipat sebesar kappa.
Perbesar tampilan dengan kamera Celah & Dipol lalu variasikan Tegangan baterai V untuk melihat dipol molekul merah/biru di dalam dielektrik berputar menjadi sejajar.
Tingkatkan Luas keping A dari 100 cm² menjadi 400 cm² dan periksa bahwa Kapasitansi C serta Energi tersimpan U meningkat empat kali lipat.
Bandingkan Energi tersimpan U = 1/2 C V² pada 6 V dan 12 V untuk membuktikan bahwa menggandakan tegangan akan melipatgandakan energi elektrostatik tersimpan menjadi empat kali lipat.

Tujuan pembelajaran

1Menghitung kapasitansi keping sejajar dari geometri keping dan permitivitas menggunakan C = kappa epsilon_0 A / d.
2Menjelaskan pada tingkat molekuler bagaimana polarisasi dipol di dalam dielektrik memperlemah medan internal bersih dan meningkatkan kapasitansi.
3Memprediksi bagaimana perubahan tegangan V, luas keping A, atau jarak pisah d memengaruhi muatan tersimpan Q = C V dan energi tersimpan U = 1/2 C V².
4Menghubungkan kuat medan listrik seragam di antara kedua keping dengan tegangan dan jarak celah melalui E = V / d.

Pertanyaan yang sering diajukan guru

Mengapa menyisipkan lempeng dielektrik dapat meningkatkan kapasitansi sebuah kapasitor?

Medan listrik luar mempolarisasi molekul-molekul di dalam isolator dielektrik, menyejajarkan ujung positifnya ke arah keping negatif dan ujung negatifnya ke arah keping positif. Hal ini menciptakan medan listrik lawan yang kecil di dalam lempeng, sehingga memungkinkan baterai mendorong muatan kappa kali lebih banyak ke atas keping pada tegangan yang sama.

Bagaimana pengaruh jarak pisah keping d terhadap kapasitansi dan medan listrik?

Kapasitansi C = kappa epsilon_0 A / d dan medan listrik E = V / d keduanya berbanding terbalik dengan jarak pisah d. Mendekatkan kedua keping akan memperkuat tarik-menarik antara muatan yang berlawanan pada kedua keping, sehingga meningkatkan C, Q, U, dan E.

Mengapa energi tersimpan U bertambah sebanding dengan kuadrat tegangan (V²)?

Karena muatan tersimpan Q = C V itu sendiri sebanding dengan tegangan V, setiap satuan muatan tambahan harus didorong ke atas keping melawan beda potensial yang semakin tinggi, menghasilkan U = 1/2 Q V = 1/2 C V².

Apakah arus listrik mengalir menembus celah di antara kedua keping kapasitor?

Tidak ada arus konduksi yang menyeberangi celah udara atau dielektrik yang bersifat isolator. Sebaliknya, arus pengisian mengalir melalui kawat baterai luar hingga tegangan di antara kedua keping menyamai tegangan baterai.

Sematkan simulasi ini

Pasang di LMS, blog, atau situs kelas Anda — gratis.

<iframe src="https://kiwibee.io/id/simulations/parallel-plate-capacitor-3d-3d-simulation/embed" title="Lab Kapasitor &amp; Dielektrik | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>

Lanjut menjelajah

Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.

—

Explore the head and neck in 3D: 643 source meshes across 14 layers, 47 facial and masticatory muscles, and 77 drawn nerves, vessels and glands the source scan omits. Open any tooth onto its own pulp canal, and follow the seven stages of tooth development.

—

Pratinjau Simulasi interaktif Fotosintesis

Simulasi interaktif gratis tentang Fotosintesis. Jelajahi Fotosintesis secara langsung secara daring — cocok untuk seluruh kelas maupun belajar mandiri.

—