Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21041

Capasitors violet 4

Οι πυκνωτές είναι απαραίτητα στοιχεία του κάθε κυκλώματος, τους βρίσκουμε σε πάρα πολλές μορφές, σχήματα και χωρητικότητες.

Η άσκηση που σας παρουσιάζουμε αφορά τους πυκνωτές και σχολιάζει την ισχύ.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Το εξωτερικό φλας μιας φωτογραφικής μηχανής χρησιμοποιεί έναν επίπεδο πυκνωτή για να αποθηκεύσει την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για να φωτίσει το χώρο. Η χρονική διάρκεια λειτουργίας του φλας είναι περίπου 1 / 500 s και η μέση ισχύς του φωτός που αποδίδεται στο περιβάλλον είναι 0,25 MW.

Δ1. Να υπολογίσετε την ηλεκτρική ενέργεια που είχε αποθηκεύσει ο πυκνωτής και που απελευθερώθηκε μέσω του φλας, αν γνωρίζουμε ότι η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε φωτεινή είναι πλήρης.

Δ2. Αν o πυκνωτής που παρέχει ενέργεια στο παραπάνω φλας τροφοδοτείται από μια πηγή με τάση 200 V, ποια είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή;

Δ3. Αν θελήσουμε να τετραπλασιάσουμε την απόσταση μεταξύ των οπλισμών του πυκνωτή, χωρίς όμως να μεταβληθεί η ποσότητα του φορτίου που αποθηκεύει ο πυκνωτής, ποια πρέπει να είναι η τιμή της τάσης που θα χρησιμοποιούμε για να τον φορτίσουμε;

Δ4. Να υπολογιστεί η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια που αποθηκεύεται από τον πυκνωτή όταν τετραπλασιάζουμε την απόσταση μεταξύ των οπλισμών του, διατηρώντας το φορτίο του σταθερό.

Λύση

Δ1.

Η ισχύς ορίζεται:

(στη περίπτωση μας είναι μέση ισχύς)

Ρ = ΔE / Δt ⇒ ΔE = P·Δt  ⇒ ΔE = ¼·106·(1 / 5)·10-2 ⇒ ΔE = ½·10= 500 joule .

Δ2.

H ενέργεια ηλεκτρικού πεδίου που αποθηκεύεται στο πυκνωτή:

U = ½·C·V² ⇒ C = 2·U / V² ⇒ C = 2·5·10² / (2·10²)² ⇒ C = 2,5·10-2 F .

Μας διόρθωσε ο συνάδελφος (και φίλος) Μαρίνος (τον ευχαριστούμε).

Δ3.

H εξάρτηση της χωρητικότητας από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του πυκνωτή:

C = ε0·(S / l) ,

η απόσταση l τετραπλασιάζεται: l΄ = 4·l ,

άρα το πηλίκο της νέας χωρητικότητας προς την προηγούμενη είναι:

C΄ / C =  ε0·(S / l΄) / ε0·(S / l) ⇒ C΄ / C = l / l΄ ⇒ C΄ / C = l / (4·l) ⇒ C΄ / C = ¼ ⇒ C΄ = C / 4.

Η νέα χωρητικότητα του πυκνωτή C΄, από την εξίσωση ορισμού:

C΄ = Q / V΄ ⇒ V΄ = Q / C΄ ⇒ V΄ = Q / (C / 4) ⇒ V΄ = 4·(Q / C) ⇒ V΄ = 4·V ⇒ V΄ = 800 V .

H τιμή της τάσης θα τετραπλασιαστεί.

Δ4.

To πηλίκο των ηλεκτρικών ενεργειών που αποθηκεύονται στο πυκνωτή:

U΄ / U = (½·Q² / C΄) / (½·Q² / C) ⇒ U΄ / U = C / C΄ ⇒ U΄ / U = C / (C / 4) ⇒ U΄ / U = 4 ⇒ U΄ = 4·U ⇒ U΄ = 4·500 ⇒ U΄ = 2000 joule .

Να πούμε ευχαριστώ στο φίλο Δημήτρη που διόρθωσε (αμέσως) το λάθος μας.

Mια άσκηση που μας άρεσε, προτείνουμε να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι και στη συνέχεια να αναλυθεί στην τάξη.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

7 thoughts on “Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21041

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s