Condensador de plaques paral·leles: emmagatzematge de càrrega i energia

1 · Prediu

Un condensador de plaques paral·leles té geometria fixa (àrea i separació). Si incrementes la tensió als seus extrems, l'energia emmagatzemada creix en proporció directa o més de pressa?

• L'energia emmagatzemada creix més de pressa que la tensió: depèn de la tensió al quadrat.
• L'energia emmagatzemada és directament proporcional a la tensió.
• L'energia emmagatzemada no depèn de la tensió.

2 · Configura

1. Obre el predefinit «Condensador de plaques paral·leles» i prem Restableix. Àrea de plaques = 0.05 m², separació = 2 mm.
2. Activa les lectures de càrrega i energia emmagatzemada.
3. Defineix la tensió de les plaques per a cada prova i enregistra la càrrega i l'energia emmagatzemades.

3 · Recull dades

Representa l'energia emmagatzemada U (eix y) contra la tensió V (eix x) per a les tres proves. La corba és recta o es torça cap amunt?

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula C = ε₀A/d amb A = 0.05 m², d = 0.002 m (igual a cada prova), i després Q = CV i U = ½CV². Compara totes tres amb la taula.
2. Explica, amb U = ½CV², per què doblar la tensió quadruplica l'energia emmagatzemada en lloc de doblar-la — tot i que la càrrega emmagatzemada només es dobla.

5 · Amplia

1. La capacitat C = ε₀A/d depèn només de la geometria de les plaques, no de la tensió que hi apliques. Explica per què un condensador físicament més gran (A més gran o d més petita) pot emmagatzemar més càrrega a la mateixa tensió.
2. Un desfibril·lador mèdic carrega un condensador a alta tensió i després el descarrega pel pacient en una fracció de segon. Amb U = ½CV², explica per què els metges fan servir alta tensió en lloc d'alta capacitat per lliurar l'energia necessària de pressa.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles