Deskový kondenzátor: náboj a uložená energia

1 · Predikuj

Deskový kondenzátor má pevnú geometriu (plocha a medzera). Ak zvýšiš napätie na ňom, rastie uložená energia priamo úmerne, alebo rýchlejšie?

• Uložená energia rastie rýchlejšie než napätie — závisí na druhej mocnine napätia.
• Uložená energia je priamo úmerná napätiu.
• Uložená energia nezávisí na napätí.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu rovnobežné dosky a stlač Resetovať. Plocha dosky = 0.05 m², rozostup = 2 mm.
2. Zapni odčítania náboja a uloženej energie.
3. Nastav napätie dosiek pre každý pokus a zaznamenaj uložený náboj a energiu.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj uloženú energiu U (os y) verzus napätie V (os x) pre svoje tri pokusy. Je krivka rovná, alebo sa ohýba nahor?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj C = ε₀A/d s A = 0.05 m², d = 0.002 m (rovnaké v každom pokuse), potom Q = CV a U = ½CV². Porovnaj všetky tri s tabuľkou.
2. Vysvetli pomocou U = ½CV², prečo zdvojnásobenie napätia štvornásobí uloženú energiu namiesto zdvojnásobenia — hoci uložený náboj sa len zdvojnásobí.

5 · Rozšír

1. Kapacita C = ε₀A/d závisí len na geometrii dosiek, nie na napätí, ktoré aplikuješ. Vysvetli, prečo fyzikálne väčší kondenzátor (väčšie A alebo menšie d) môže uložiť viac náboja pri tom istom napätí.
2. Lekársky defibrilátor nabije kondenzátor na vysoké napätie a potom ho vybíja cez pacienta za zlomok sekundy. Pomocou U = ½CV² vysvetli, prečo lekári používajú vysoké napätie namiesto vysokej kapacity na rýchle dodanie potrebnej energie.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky