Deskový kondenzátor: ukládání náboje a energie

1 · Predikuj

Deskový kondenzátor má pevnou geometrii (plocha a mezera). Když zvětšíš napětí na něm, roste uložená energie přímo úměrně, nebo rychleji?

• Uložená energie roste rychleji než napětí — závisí na druhé mocnině napětí.
• Uložená energie je přímo úměrná napětí.
• Uložená energie na napětí nezávisí.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu parallel-plates a stiskni Resetovat. Plocha desek = 0.05 m², rozestup = 2 mm.
2. Zapni odečty náboje a uložené energie.
3. Nastav napětí desek pro každý pokus a zapiš uložený náboj a energii.

3 · Sbírej data

Vynes uloženou energii U (osa y) proti napětí V (osa x) pro své tři pokusy. Je křivka přímá, nebo se ohýbá nahoru?

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti C = ε₀A/d s A = 0.05 m², d = 0.002 m (stejné v každém pokusu), pak Q = CV a U = ½CV². Porovnej všechna tři s tabulkou.
2. Vysvětli pomocí U = ½CV², proč zdvojnásobení napětí čtyřnásobí uloženou energii místo zdvojnásobení — i když uložený náboj se jen zdvojnásobí.

5 · Rozšiř

1. Kapacita C = ε₀A/d závisí jen na geometrii desek, ne na napětí, které přikládáš. Vysvětli, proč fyzicky větší kondenzátor (větší A nebo menší d) může uložit víc náboje při stejném napětí.
2. Lékařský defibrilátor nabije kondenzátor na vysoké napětí a pak ho vybije skrz pacienta za zlomek sekundy. Pomocí U = ½CV² vysvětli, proč lékaři používají vysoké napětí místo vysoké kapacity k rychlému dodání potřebné energie.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky