Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21165

Uniform electric field experiment 2

Μια φωτογραφία των δυναμικών γραμμών του ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή.

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από τους πυκνωτές.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Επίπεδος πυκνωτής έχει οπλισμούς εμβαδού Α = 2 cm² που απέχουν d = 1,77 mm. Μεταξύ των οπλισμών του πυκνωτή υπάρχει αέρας. Ο πυκνωτής φορτίζεται από πηγή τάσης V = 10 V και στη συνέχεια αποσυνδέεται από την πηγή και διπλασιάζουμε την απόσταση των οπλισμών του.

Να υπολογίσετε:

Δ1. Τη χωρητικότητα του πυκνωτή πριν και μετά την απομάκρυνση των οπλισμών του.

Δ2. Την τάση στα άκρα του πυκνωτή μετά την απομάκρυνση των οπλισμών του.

Δ3. Τη δυναμική ενέργεια του πυκνωτή πριν και μετά την απομάκρυνση των οπλισμών του.

Δ4. Πόσο μεταβλήθηκε η δυναμική ενέργεια που αποθηκεύεται στον πυκνωτή μετά την απομάκρυνση των οπλισμών του;

Δίνεται ε0 = 8,85·10-12 C2 / (N∙m2).

Λύση

Δ1.

Η εξάρτηση της χωρητικότητας από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του πυκνωτή :

C0 = ε0·(A / d) ⇒ C0 = 8,85·10-12·(2·10-4 / (1,77·10-3)) ⇒ C0 = 10·10-13 F .

Γίνεται αποσύνδεση της πηγής και διπλασιασμός της απόστασης των οπλισμών του πυκνωτή :

C = ε0·(A / d΄) ⇒ C = ε0·(A / (2·d)) ⇒ C = C0 / 2 ⇒ C = 10·10-13 / 2 ⇒ C = 5·10-13 F .

Δ2.

Γίνεται αποσύνδεση της πηγής άρα το φορτίο δεν μεταβάλλεται, πριν και μετά την απομάκρυνση των οπλισμών Q΄ = Q .

Ορισμός της χωρητικότητας , μετά την απομάκρυνση των οπλισμών του πυκνωτή :

C = Q΄ / V΄ ⇒ V΄ = Q΄ / C ⇒ V΄ = Q / (C0 / 2) ⇒ V΄ = 2·(Q / C0) ⇒ V΄ = 2·V ⇒ V΄ = 2·10 ⇒ V΄ = 20 V .

Δ3.

H ηλεκτρική δυναμική ενέργεια του πυκνωτή πριν την απομάκρυνση των οπλισμών :

U= ½·C0·V² ⇒ U= ½·10·10-13·10² ⇒ U= 5·10-11 joule .

H ηλεκτρική δυναμική ενέργεια του πυκνωτή μετά την απομάκρυνση των οπλισμών :

UE΄ = ½·C·V΄ ² ⇒ UE΄ =½·(C/ 2)·(2·V)² ⇒ UE΄ = 2·½·C0·V² ⇒ UE΄ = 2·U⇒ UE΄ = 2·5·10-11 ⇒ UE΄ = 10·10-11 ⇒ UE΄ = 10-10 joule .

Δ4.

H μεταβολή της δυναμικής ηλεκτρικής ενέργειας του πυκνωτή :

ΔU = UE΄ – U⇒ ΔU = 2·U– U⇒ ΔU = U⇒ ΔU = 5·10-11 joule .

Προτείνουμε η άσκηση να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

2 thoughts on “Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21165

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