电学路线 · 给变化一点时间
电源断开,
电压还在吗?
电流可以停,电压未必归零。充一点,留一会儿,再放掉。
让开关、曲线与能量账本一起告诉你发生了什么。
电源离开以后,电还能留下吗?
1745—1746 年,克莱斯特以及莱顿的研究者分别探索了储存电荷的装置,后来广为人知的莱顿瓶让电的作用可以在充电之后保留下来。
读一段背景,带着问题动手
能量也要对得上
留在电场里,
还是变成了热?
W电源 = ½CUc² + W电阻耗散
这是从本次零初态累计的能量。放电时电源不再做功,储能转为电阻耗散。三位小数显示可能有舍入差。
模型边界与电流方向
理想电压源、恒阻、理想电容,无漏电、无寄生电阻或电感。保持时开路,电压理想地不变;真实电容会有漏电。没有模拟闪光灯、LED或危险电压装置。
电容介质中没有导电电流穿过:两极板电荷分离,能量存于电场。电流正方向取经电阻流向正极板,充电为正、放电为负。切挡瞬间电压连续,电流可以突变。
从零充电:Uc = E(1−e^(−t/RC));从U₀放电:Uc = U₀e^(−t/RC)。τ时达到最终变化的约63.2%,不代表已经充满;理想指数过程只渐近达到终值。
先预测,再用证据解释
把这次发现,留给下次的自己
断开电源后,电容电压会立即归零吗?
换个条件,再试一次
保存同一电压下的开路与放电状态,比较后续曲线,说明电流通路的作用。
看哪里?
二维看开关与V/I曲线;三维看电阻电容接线,同步当前状态。
仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。
尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。
先修与两种探索深度
认识电压、电流、电容;定量层涉及指数与单位换算。
先看现象:改变电阻后开始充电,观察电压曲线
再做定量:τ=RC;充电V=E+(V₀−E)e^(−t/RC),储能W=CV²/2。
模型、来源与核验边界
τ=RC;充电V=E+(V₀−E)e^(−t/RC),储能W=CV²/2。
解析核验提示:零初值充电到t=τ时V≈0.632E;理想开路保持电压。
适用范围:理想RC与开关;忽略漏电、寄生参数;保存当前状态不保存过去曲线。
Encyclopaedia Britannica · Leyden jar(历史/延伸阅读;解析关系见本卡,尚未获外部审阅) ↗
本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。
同一装置,换个角度
空间观察台
上方二维实验负责接线、构造和测量;这里同步呈现当前几何。平面对象置于空间台面,厚度、球体大小及变形显示均为示意,不新增测量值。
三维按需打开;拖动旋转、滚轮缩放,也可用方向键。二维与测量始终可用。