Kondenzator s paralelnim pločama: pohrana naboja i energije

1 · Predviđanje

Kondenzator s paralelnim pločama ima fiksnu geometriju (površina i razmak). Ako povećaš napon na njemu, raste li pohranjena energija izravno razmjerno ili brže?

• Pohranjena energija raste brže od napona — ovisi o kvadratu napona.
• Pohranjena energija izravno je razmjerna naponu.
• Pohranjena energija ne ovisi o naponu.

2 · Postava

1. Otvori postav parallel-plates i pritisni Resetiraj. Površina ploča = 0.05 m², razmak = 2 mm.
2. Omogući očitanja naboja i pohranjene energije.
3. Postavi napon ploča za svaki pokušaj i zabilježi pohranjeni naboj i energiju.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj pohranjenu energiju U (y-os) naspram napona V (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li krivulja pravac ili se savija prema gore?

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj C = ε₀A/d koristeći A = 0.05 m², d = 0.002 m (isto u svakom pokušaju), zatim Q = CV i U = ½CV². Usporedi sva tri s tablicom.
2. Objasni, koristeći U = ½CV², zašto udvostručenje napona četverostruči pohranjenu energiju umjesto da je udvostruči — iako se pohranjeni naboj samo udvostruči.

5 · Proširenje

1. Kapacitet C = ε₀A/d ovisi samo o geometriji ploča, ne o naponu koji primjenjuješ. Objasni zašto fizički veći kondenzator (veća A ili manji d) može pohraniti više naboja pri istom naponu.
2. Medicinski defibrilator puni kondenzator na visoki napon, zatim ga prazni kroz pacijenta u djeliću sekunde. Koristeći U = ½CV², objasni zašto liječnici koriste visok napon, a ne visok kapacitet, za brzu isporuku potrebne energije.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis