Ploščati kondenzator: shranjevanje naboja in energije

1 · Predvidi

Ploščati kondenzator ima fiksno geometrijo (površina in reža). Če povečaš napetost nanj, ali shranjena energija raste v neposredni sorazmernosti ali hitreje?

• Shranjena energija raste hitreje kot napetost — odvisna je od napetosti na kvadrat.
• Shranjena energija je neposredno sorazmerna z napetostjo.
• Shranjena energija ni odvisna od napetosti.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev parallel-plates in pritisni Ponastavi. Površina plošč = 0,05 m², ločitev = 2 mm.
2. Omogoči odčitka naboja in shranjene energije.
3. Nastavi napetost plošč za vsak poskus in zabeleži shranjeni naboj in energijo.

3 · Zberi podatke

Nariši shranjeno energijo U (os y) proti napetosti V (os x) za svoje tri poskuse. Ali je krivulja ravna ali se ukrivi navzgor?

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj C = ε₀A/d z A = 0,05 m², d = 0,002 m (isto v vsakem poskusu), nato Q = CV in U = ½CV². Primerjaj vse tri s tabelo.
2. Z U = ½CV² razloži, zakaj podvojitev napetosti početveri shranjeno energijo namesto da bi jo podvojila — čeprav se shranjeni naboj samo podvoji.

5 · Razširi

1. Kapaciteta C = ε₀A/d je odvisna samo od geometrije plošč, ne od napetosti, ki jo daš. Razloži, zakaj lahko fizično večji kondenzator (večja A ali manjša d) shrani več naboja pri isti napetosti.
2. Medicinski defibrilator napolni kondenzator na visoko napetost, nato ga izprazni skozi pacienta v zlom sekunde. Z U = ½CV² razloži, zakaj zdravniki uporabljajo visoko napetost namesto visoke kapacitete, da hitro dostavijo potrebno energijo.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov