Kapasitor Plat-Selari: Cas dan Penyimpanan Tenaga

1 · Ramal

Satu kapasitor plat-selari mempunyai geometri tetap (luas dan jurang). Jika anda menaikkan voltan merentasinya, adakah tenaga tersimpan membesar berkadar terus, atau lebih pantas?

• Tenaga tersimpan membesar lebih pantas daripada voltan -- ia bergantung pada kuasa dua voltan.
• Tenaga tersimpan berkadar terus dengan voltan.
• Tenaga tersimpan tidak bergantung pada voltan.

2 · Susun

1. Buka praset plat-selari dan tekan Set semula. Luas plat = 0.05 m², pemisahan = 2 mm.
2. Aktifkan bacaan cas dan tenaga-tersimpan.
3. Tetapkan voltan plat bagi setiap percubaan dan rekod cas dan tenaga tersimpan.

3 · Kumpul Data

Plot tenaga tersimpan U (paksi-y) melawan voltan V (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah lengkungnya lurus atau melengkung ke atas?

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira C = ε₀A/d menggunakan A = 0.05 m², d = 0.002 m (sama dalam setiap percubaan), kemudian Q = CV dan U = ½CV². Bandingkan ketiga-tiganya dengan jadual.
2. Terangkan, menggunakan U = ½CV², mengapa penggandaan voltan menyukukan tenaga tersimpan dan bukannya menggandakannya -- walaupun cas tersimpan hanya berganda.

5 · Lanjutkan

1. Kemuatan C = ε₀A/d bergantung hanya pada geometri plat, bukan pada voltan yang anda kenakan. Terangkan mengapa kapasitor lebih besar secara fizikal (A lebih besar atau d lebih kecil) boleh menyimpan lebih banyak cas pada voltan yang sama.
2. Satu pendefibrilator perubatan mengecas satu kapasitor kepada voltan tinggi, kemudian menyahcaskannya melalui peserta dalam sepersekian saat. Menggunakan U = ½CV², terangkan mengapa doktor menggunakan voltan tinggi dan bukannya kemuatan tinggi untuk menyerahkan tenaga yang diperlukan dengan pantas.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma