Source : Yong P. Chen, PhD, département de physique & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana
Cette expérience montre comment le courant est distribué dans les résistances connectées en série ou en parallèle et donc décrit comment calculer la résistance totale « efficace ». En utilisant la Loi d’Ohm, est-il possible de convertir entre la tension et le courant traversant une résistance, si la résistance est connue.
Pour deux résistances connectées en série, (ce qui signifie qu’ils sont reliés l’un après l’autre), le même courant s’écoule à travers eux. Les tensions s’ajoutera à une « tension totale » et donc, le total de « résistance effective » est la somme des deux résistances. Cela est parfois appelé un « diviseur de tension » parce que la tension totale est divisée entre les deux résistances au prorata de leurs résistances individuelles.
Pour deux résistances connectées en parallèle, (ce qui signifie qu’ils sont tous deux câblés entre deux bornes partagés), le courant est divisé entre les deux, bien qu’ils partagent la même tension. Dans ce cas, l’inverse de la résistance effective totale est égale à la somme des inverses des deux résistances.
Série et parallèles résistances sont un élément essentiel à la plupart des circuits et influencent la façon dont l’électricité est utilisée dans la plupart des applications.
Physics II
Source : Yong P. Chen, PhD, département de physique & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana
Cette expérience utilisera les condensateurs commerciales et un condensateur à plaques parallèles pour démontrer le concept de capacité. Un condensateur stocke en face de charges sur les deux conducteurs, par exemple deux opposés plaques métalliques, conduisant à une différence de potentiel entre les deux conducteurs (chute de tension). Le montant des frais sur chaque conducteur est proportionnel à cette chute de tension, avec la capacité comme étant le facteur de proportionnalité. Si la tension évolue avec le temps, le courant qui circule dans le condensateur sera proportionnel au taux de ce changement, et encore une fois, la capacité est le facteur de proportionnalité.
La capacité du condensateur à plaques parallèles est le produit de la constante diélectrique avec la distance entre les plaques divisé par la surface de la plaque. Cette expérience démontrera la proportionnalité avec la distance de premier dépôt de certains frais sur le condensateur et ensuite à l’aide d’un voltmètre haute impédance (électromètre) pour surveiller la tension entre les plaques lorsque la distance augmente. Le changement de tension se fera également avec un matériau diélectrique, comme une plaque de plastique inséré dans l’espace entre les plaques de métal.
Un capacimètre serviront directement mesurer la capacité, ainsi que mesure parallèle et raccordement en série de condensateurs disponibles sur le marché et d’étudier comment la capacité totale est liée aux capacités individuelles.
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Source : Yong P. Chen, PhD, département de physique & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana
(C) de condensateurs, inductances (L) et résistances (R) sont chacune un élément de circuit important avec des comportements distincts. Une résistance dissipe l’énergie et obéit à la Loi d’Ohm, avec sa tension proportionnelle au courant. Un condensateur stocke l’énergie électrique, avec son actuel proportionnelle au taux de changement de sa tension, alors qu’un inducteur emmagasine l’énergie magnétique, avec sa tension proportionnelle au taux de changement de son courant. Lorsque ces éléments de circuits sont combinés, ils peuvent causer le courant ou la tension varie avec le temps dans diverses, intéressant les moyens. Ces combinaisons sont utilisées pour traiter les signaux électriques dépendante du temps ou de fréquence, comme dans les circuits de courant alternatif (AC), radios et filtres électriques. Cette expérience démontrera les comportements dépendant du temps de la résistance-condensateur (RC), résistance-inducteur (RL) et circuits d’inductance-condensateur (LC). L’expérience démontrera les comportements transitoires des circuits RC et RL à l’aide d’une ampoule (résistance) reliée en série avec un condensateur ou inductance, connexion à (et mise en marche) un bloc d’alimentation. L’expérience montrera également le comportement oscillatoire d’un circuit LC.
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Source : Yong P. Chen, PhD, département de physique & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana
Un champ électrique est généré par un objet chargé (dénommé la charge source) dans l’espace qui l’entoure et représente la capacité d’exercer une force électrique sur un autre objet chargé (dénommé la charge d’essai). Représenté par un vecteur à un moment donné dans l’espace, le champ électrique est la force électrique par unité test charge placé à cet endroit (la force sur une accusation arbitraire serait l’accusation fois le champ électrique). Le champ électrique est fondamental pour l’électricité et les effets des charges, et il est aussi étroitement lié à d’autres grandeurs importantes telles que la tension électrique.
Cette expérience va utiliser des poudres électrifiées dans une huile qui s’alignent avec les champs électriques produits par les électrodes chargées de visualiser les lignes de champ électrique. Cette expérience montrera également comment un champ électrique peut induire des frais et comment les frais de répondent au champ électrique en observant l’effet d’une baguette chargée sur une canette de soda à proximité.
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Source : Yong P. Chen, PhD, département de physique & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana
Potentiel électrique, également connu sous le nom de « tension », mesure l’énergie potentielle électrique par charge d’unité. Champ électrique est une grandeur scalaire et est fondamental pour de nombreux effets électriques. Comme l’énergie potentielle, ce qui est physiquement significatif est la différence dans le potentiel électrique. Par exemple, la variation spatiale du potentiel électrique est liée au champ électrique, qui donne lieu à la force électrique sur une charge. La différence de potentiel électrique entre deux points dans une résistance entraîne l’écoulement du courant électrique.
Cette expérience utilisera aussi bien un voltmètre et un tube fluorescent pour démontrer le potentiel électrique (plus précisément, la différence de potentiel entre deux points dans l’espace) généré par une sphère chargée. L’expérience démontrera la notion de surfaces équipotentielles, qui sont perpendiculaires aux champs électriques.
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Source : Yong P. Chen, PhD, département de physique & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana
Les champs magnétiques peuvent être générées par le déplacement de charges, comme un courant électrique. Le champ magnétique généré par un courant peut être calculé à partir de l’équation de Maxwell. En outre, des objets magnétiques tels que bar aimants peuvent également générer des champs magnétiques en raison de la dynamique microscopique des frais à l’intérieur de la matière. Champs magnétiques va exercer la force magnétique sur d’autres frais de déplacement ou des objets magnétiques, avec la force proportionnelle au champ magnétique. Les champs magnétiques sont fondamentales pour l’électromagnétisme et sous-tendent les nombreuses applications pratiques allant de compas à l’imagerie par résonance magnétique.
Cette expérience démontrera les champs magnétiques produits par un permanent bar aimant comme un courant électrique, en utilisant des aimants de petite aiguille de la boussole qui s’harmonisent avec des champs magnétiques. Cette expérience démontrera également la force exercée par le champ magnétique produit par un courant sur un autre fil de courant.
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Source : Département de physique de Yong P. Chen, PhD, & & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana
Effet photoélectrique désigne l’émission d’électrons par une metalwhen lumière brille sur elle. Afin que les électrons d’être libérés du métal, la fréquence de la lumière doit être suffisamment élevée tels que les photons dans la lumière ont une énergie suffisante. Cette énergie est proportionnelle à la fréquence de la lumière. L’effet photoélectrique a fourni la preuve expérimentale pour le quantum de lumière qui est appelée photon.
Cette expérience démontrera l’effet photoélectrique en utilisant un métal zinc chargée sous réserve soit une lampe ordinaire, ou la lumière ultraviolette (UV) avec une fréquence plus élevée et l’énergie des photons. La plaque de zinc sera reliée à un électroscope, un instrument qui peut lire la présence et la quantité relative de charges. L’expérience démontrera que la lumière UV, mais pas la lampe ordinaire, peut s’acquitter le zinc chargé négativement par éjecter les électrons en excès. Aucune source de lumière, cependant, peut s’acquitter de zinc chargée positivement, compatible avec le fait que les électrons qui sont émises dans l’effet photoélectrique.
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Source : Yong P. Chen, PhD, département de physique & astronomie, Faculté des sciences, Université de Purdue, West Lafayette, Indiana
Interférence et diffraction sont des phénomènes caractéristiques d’ondes, allant de l’eau des vagues aux ondes électromagnétiques tels que la lumière. Interférences se réfère au phénomène de lorsque deux ondes de même nature se chevauchent pour donner une alternance variation spatiale de l’amplitude de l’onde de grandes et petites. Diffraction désigne le phénomène de quand une vague passe par une ouverture ou va autour d’un objet, différentes parties de l’onde peuvent interférer et aussi donner lieu à une alternance spatiale de grande et petite amplitude.
Cette expérience démontrera la nature ondulatoire de la lumière en observant la diffraction et les interférences d’une lumière laser en passant par une fente unique et doubles fentes, respectivement. Les fentes sont simplement taillés à l’aide de lames de rasoir dans une feuille d’aluminium et les motifs caractéristiques de la diffraction et les interférences se manifestent comme motifs d’une alternance de franges claires et sombres sur un écran placé après le film, lorsque la lumière est brillait à travers les slit(s) sur la feuille. Historiquement, l’observation de la diffraction et les interférences de la lumière joue un rôle important dans l’établissement que la lumière est une onde électromagnétique.
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