Plaatcondensator: lading en energieopslag

1 · Voorspel

Een plaatcondensator heeft een vaste geometrie (oppervlak en plaatafstand). Als je de spanning erover verhoogt, groeit de opgeslagen energie dan recht evenredig, of sneller?

• De opgeslagen energie groeit sneller dan de spanning — hij hangt af van spanning in het kwadraat.
• De opgeslagen energie is recht evenredig met de spanning.
• De opgeslagen energie hangt niet af van de spanning.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling parallel-plates en druk op Herstel. Plaatoppervlak = 0.05 m², scheiding = 2 mm.
2. Zet de aflezingen van lading en opgeslagen energie aan.
3. Stel voor elke meting de plaatspanning in en noteer de opgeslagen lading en energie.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de opgeslagen energie U (y-as) uit tegen de spanning V (x-as). Is de kromme recht of buigt hij naar boven?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting C = ε₀A/d uit met A = 0.05 m², d = 0.002 m (in elke meting hetzelfde) en daarna Q = CV en U = ½CV². Vergelijk alle drie met de tabel.
2. Leg met U = ½CV² uit waarom het verdubbelen van de spanning de opgeslagen energie verviervoudigt in plaats van verdubbelt — ook al verdubbelt de opgeslagen lading maar.

5 · Verdiep

1. De capaciteit C = ε₀A/d hangt alleen af van de geometrie van de platen, niet van de aangelegde spanning. Leg uit waarom een fysiek grotere condensator (grotere A of kleinere d) bij dezelfde spanning meer lading kan opslaan.
2. Een medische defibrillator laadt een condensator op tot een hoge spanning en ontladt die in een fractie van een seconde door de patiënt. Leg met U = ½CV² uit waarom artsen een hoge spanning gebruiken in plaats van een grote capaciteit om de benodigde energie snel af te geven.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde