Condensator cu plăci paralele: stocarea sarcinii și energiei

1 · Prezice

Un condensator cu plăci paralele are o geometrie fixă (arie și distanță). Dacă îi crești tensiunea, energia stocată crește în proporție directă sau mai repede?

• Energia stocată crește mai repede decât tensiunea — depinde de tensiune la pătrat.
• Energia stocată este direct proporțională cu tensiunea.
• Energia stocată nu depinde de tensiune.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea parallel-plates și apasă Resetează. Aria plăcilor = 0.05 m², separația = 2 mm.
2. Activează citirile sarcinii și energiei stocate.
3. Setează tensiunea plăcilor pentru fiecare încercare și înregistrează sarcina și energia stocată.

3 · Colectează date

Plotează energia stocată U (axa y) în funcție de tensiunea V (axa x) pentru cele trei încercări. Curba este dreaptă sau se îndoaie în sus?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează C = ε₀A/d folosind A = 0.05 m², d = 0.002 m (la fel în fiecare încercare), apoi Q = CV și U = ½CV². Compară toate trei cu tabelul.
2. Explică, folosind U = ½CV², de ce dublarea tensiunii pătrupește energia stocată în loc să o dubleze — deși sarcina stocată doar se dublează.

5 · Extinde

1. Capacitatea C = ε₀A/d depinde doar de geometria plăcilor, nu de tensiunea aplicată. Explică de ce un condensator fizic mai mare (A mai mare sau d mai mic) poate stoca mai multă sarcină la aceeași tensiune.
2. Un defibrilator medical încarcă un condensator la tensiune înaltă, apoi îl descarcă prin pacient într-o fracțiune de secundă. Folosind U = ½CV², explică de ce medicii folosesc tensiune înaltă, nu capacitate mare, pentru a livra rapid energia necesară.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit