Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21167

small capacitor people

H ανθρώπινη δημιουργικότητα μας εκπλήσσει. Βλέπετε μικρά ανθρωπάκια κατασκευασμένα από πυκνωτές (και αντιστάτες) που δεν χρησιμοποιούνται πια.

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από τους πυκνωτές.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Σε έναν επίπεδο πυκνωτή οι οπλισμοί του έχουν εμβαδό Α = 2 cm2 ενώ η απόσταση μεταξύ των οπλισμών του είναι d = 1,77 mm. Μεταξύ των οπλισμών του πυκνωτή υπάρχει αέρας. Ο πυκνωτής φορτίζεται από πηγή τάσης V1 = 10 V και ενώ ο πυκνωτής παραμένει συνδεδεμένος με την πηγή, διπλασιάζουμε την απόσταση των οπλισμών του. Να υπολογίσετε:

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

Δ2. Το φορτίο του πυκνωτή πριν και μετά την απομάκρυνση των οπλισμών του.

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

Αφού απομακρύνουμε τους οπλισμούς του πυκνωτή, εκτοξεύουμε από το θετικό οπλισμό του πυκνωτή πρωτόνιο με ηλεκτρικό φορτίο e = 1,6·10-19 C και κινητική ενέργεια Κ0 = 1,6 ·10-18 J στην κατεύθυνση των δυναμικών γραμμών του πεδίου.

Δ4. Να βρεθεί η κινητική ενέργεια του πρωτονίου όταν φτάνει στον αρνητικό οπλισμό του πυκνωτή. Κατά την κίνηση του πρωτονίου αγνοούμε την αντίσταση του αέρα.

Δίνεται ε0 = 8,85∙10-12 C2 / (N∙m2) .

Λύση

Δ1.

Χωρητικότητα πριν την απομάκρυνση των οπλισμών του πυκνωτή :

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

Χωρητικότητα μετά την απομάκρυνση των οπλισμών του πυκνωτή :

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

Δ2.

O ορισμός της χωρητικότητας του πυκνωτή πριν την απομάκρυνση των οπλισμών του :

C= Q / V⇒ Q = C0·V⇒ Q = 10∙10-13·10 ⇒ Q = 10∙10-12 C .

O ορισμός της χωρητικότητας του πυκνωτή μετά την απομάκρυνση των οπλισμών του :

C = Q΄ / V⇒ Q΄ = C0·V⇒ Q΄ = (C/ 2)·V⇒ Q΄ = Q / 2 ⇒ Q΄ = 5∙10-12 C .

Δ3.

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

UΕ = ½·C0·V1² ⇒ UΕ = ½·10∙10-13·10² ⇒ UΕ = 5∙10-11 joule .

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

UΕ΄ = ½·C·V1² ⇒ UΕ΄ = ½·(C/ 2)·V1² ⇒ UΕ΄ = UΕ / 2 ⇒ UΕ΄ = 2,5∙10-11 joule .

Δ4.

21167 b kat_1

Θεώρημα μεταβολής της κινητικής ενέργειας (ή θεώρημα έργου – ενέργειας) :

(άλλη έκφραση της αρχής διατήρησης της ενέργειας που ισχύει παντού)

ΔΚ = WFc, A → Γ ⇒ ΚΓ – ΚΑ = WFc, A → Γ ⇒ Κ – Κ0 = q·V⇒ K – Κ0 = e·V⇒ K = Κ0 + e·V⇒ K = 1,6∙10-18 + 1,6∙10-19·10 ⇒ K = 3,2∙10-18 joule .

Ισχύει Κ = 2·Κ0 .

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

2 thoughts on “Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21167

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