Plākšņu kondensators: lādiņa un enerģijas uzglabāšana

1 · Prognozē

Plākšņu kondensatoram ir fiksēta ģeometrija (laukums un sprauga). Ja tu palielini spriegumu pāri tam, vai uzglabātā enerģija aug tiešā proporcijā vai ātrāk?

• Uzglabātā enerģija aug ātrāk nekā spriegums — tā atkarīga no sprieguma kvadrāta.
• Uzglabātā enerģija ir tieši proporcionāla spriegumam.
• Uzglabātā enerģija nav atkarīga no sprieguma.

2 · Iestati

1. Atver plākšņu kondensatora eksperimentu un nospied Atiestatīt. Plākšņu laukums = 0.05 m², atstatums = 2 mm.
2. Ieslēdz lādiņa un uzglabātās enerģijas rādījumus.
3. Iestati plākšņu spriegumu katram mēģinājumam un ieraksti uzglabāto lādiņu un enerģiju.

3 · Vāc datus

Zīmē uzglabāto enerģiju U (y ass) pret spriegumu V (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai līkne ir taisna vai izliecas uz augšu?

4 · Analizē

1. Vienam mēģinājumam izrēķini C = ε₀A/d ar A = 0.05 m², d = 0.002 m (tas pats katrā mēģinājumā), tad Q = CV un U = ½CV². Salīdzini visus trīs ar tabulu.
2. Izskaidro, izmantojot U = ½CV², kāpēc sprieguma dubultošana četrkāršo uzglabāto enerģiju, nevis dubulto to — kaut uzglabātais lādiņš tikai dubultojas.

5 · Paplašina

1. Kapacitāte C = ε₀A/d atkarīga tikai no plākšņu ģeometrijas, nevis no sprieguma, ko tu pieliec. Izskaidro, kāpēc fiziski lielāks kondensators (lielāks A vai mazāks d) var uzglabāt vairāk lādiņa pie tā paša sprieguma.
2. Medicīnas defibrilators uzlādē kondensatoru līdz augstam spriegumam, tad izlādē to cauri pacientam sekundes daļā. Izmantojot U = ½CV², izskaidro, kāpēc ārsti izmanto augstu spriegumu, nevis lielu kapacitāti, lai nodotu vajadzīgo enerģiju ātri.

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas