Плосък кондензатор: съхранение на заряд и енергия

1 · Предскажи

Плосък кондензатор има фиксирана геометрия (площ и междина). Ако увеличиш напрежението върху него, съхранената енергия расте в права пропорция или по-бързо?

• Съхранената енергия расте по-бързо от напрежението — зависи от напрежението на квадрат.
• Съхранената енергия е право пропорционална на напрежението.
• Съхранената енергия не зависи от напрежението.

2 · Постановка

1. Отвори настройката успоредни плочи и натисни Нулирай. Площ на плочите = 0.05 m², разделяне = 2 mm.
2. Включи показанията за заряд и съхранена енергия.
3. Задай напрежението на плочите за всеки опит и запиши съхранения заряд и енергия.

3 · Събери данни

Чертай съхранената енергия U (ос y) спрямо напрежението V (ос x) за трите си опита. Права ли е кривата или се извива нагоре?

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли C = ε₀A/d с A = 0.05 m², d = 0.002 m (същото във всеки опит), после Q = CV и U = ½CV². Сравни и трите с таблицата.
2. Обясни, с U = ½CV², защо удвояването на напрежението четвертва съхранената енергия, вместо да я удвоява — макар съхраненият заряд само да се удвоява.

5 · Надгради

1. Електроемността C = ε₀A/d зависи само от геометрията на плочите, не от приложеното напрежение. Обясни защо физически по-голям кондензатор (по-голямо A или по-малко d) може да съхрани повече заряд при същото напрежение.
2. Медицински дефибрилатор зарежда кондензатор до високо напрежение, после го разрежда през пациента за част от секундата. С U = ½CV² обясни защо лекарите ползват високо напрежение, а не висока електроемност, за да доставят нужната енергия бързо.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат