Pladekondensator: Ladnings- og energilagring

1 · Forudsig

En pladekondensator har fast geometri (areal og afstand). Hvis du øger spændingen over den, vokser den lagrede energi så direkte proportionalt, eller hurtigere?

• Den lagrede energi vokser hurtigere end spændingen — den afhænger af spændingen i anden potens.
• Den lagrede energi er direkte proportional med spændingen.
• Den lagrede energi afhænger ikke af spændingen.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen parallel-plates, og tryk på Nulstil. Pladeareal = 0.05 m², afstand = 2 mm.
2. Slå aflæsningerne af ladning og lagret energi til.
3. Indstil pladespændingen for hvert forsøg, og notér den lagrede ladning og energi.

3 · Saml data

Afbild lagret energi U (y-aksen) mod spænding V (x-aksen) for dine tre forsøg. Er kurven ret, eller buer den opad?

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg C = ε₀A/d med A = 0.05 m², d = 0.002 m (samme i hvert forsøg), og derefter Q = CV og U = ½CV². Sammenlign alle tre med tabellen.
2. Forklar ud fra U = ½CV², hvorfor en fordobling af spændingen firdobler den lagrede energi frem for at fordoble den — selvom den lagrede ladning blot fordobles.

5 · Udvid

1. Kapacitansen C = ε₀A/d afhænger kun af pladernes geometri, ikke af den spænding, du påfører. Forklar, hvorfor en fysisk større kondensator (større A eller mindre d) kan lagre mere ladning ved samme spænding.
2. En medicinsk defibrillator oplader en kondensator til høj spænding og aflader den derefter gennem patienten på en brøkdel af et sekund. Brug U = ½CV² til at forklare, hvorfor læger bruger høj spænding frem for stor kapacitans for at levere den nødvendige energi hurtigt.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark