Tụ điện song song: Lưu trữ điện tích và năng lượng

1 · Dự đoán

Một tụ điện bản song song có hình dạng cố định (diện tích và khe hở). Nếu bạn tăng điện áp trên nó, năng lượng dự trữ sẽ tăng theo tỷ lệ trực tiếp hay nhanh hơn?

• Năng lượng dự trữ tăng nhanh hơn điện áp - nó phụ thuộc vào bình phương điện áp.
• Năng lượng được lưu trữ tỷ lệ thuận với điện áp.
• Năng lượng lưu trữ không phụ thuộc vào điện áp.

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt trước parallel-plates và nhấn Reset. Diện tích tấm = 0.05 m², tách = 2 mm.
2. Kích hoạt tính năng đọc điện tích và năng lượng được lưu trữ.
3. Đặt điện áp tấm cho mỗi lần thử và ghi lại điện tích và năng lượng được lưu trữ.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ biểu đồ năng lượng dự trữ U (trục y) theo điện áp V (trục x) cho ba lần thử của bạn. Đường cong có thẳng hay nó uốn cong lên trên?

4 · Phân tích

1. Đối với một lần thử, hãy tính C = ε₀A/d bằng cách sử dụng A = 0.05 m², d = 0.002 m (giống nhau trong mọi lần thử), sau đó Q = CV và U = ½CV². So sánh cả ba với bảng.
2. Giải thích, sử dụng U = ½CV², tại sao việc tăng gấp đôi điện áp sẽ làm năng lượng dự trữ tăng gấp bốn lần thay vì tăng gấp đôi - mặc dù điện tích tích trữ chỉ tăng gấp đôi.

5 · Gia hạn

1. Điện dung C = ε₀A/d chỉ phụ thuộc vào hình dạng của các tấm chứ không phụ thuộc vào điện áp bạn đặt vào. Giải thích tại sao một tụ điện vật lý lớn hơn (A lớn hơn hoặc d nhỏ hơn) có thể tích trữ nhiều điện tích hơn ở cùng một điện áp.
2. Máy khử rung tim y tế sạc tụ điện đến điện áp cao, sau đó phóng điện qua bệnh nhân trong chưa đầy một giây. Sử dụng U = ½CV², giải thích tại sao các bác sĩ sử dụng điện áp cao thay vì điện dung cao để cung cấp năng lượng cần thiết một cách nhanh chóng.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm