Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21196

dance position

Ο χορός, η ποίηση και η φυσική. Θεωρούμε ότι συνδέονται.

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από τους πυκνωτές.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Δύο φορτισμένα σωμάτια με ετερώνυμα φορτία για τα οποία ισχύει │q1│ = │q2│ = q βρίσκονται στο κενό και απέχουν απόσταση d = 10 cm. Η απόσταση των οπλισμών ενός επίπεδου πυκνωτή, ο οποίος δεν είναι συνδεδεμένος με πηγή είναι d = 10 cm και το φορτίο του επίσης q. Η ενέργεια του πυκνωτή είναι κατ’ απόλυτη τιμή ίση με την ενέργεια του συστήματος των δύο φορτίων.

Δ1. Να βρεθεί η χωρητικότητα του πυκνωτή.

Δ2. Να βρεθεί το εμβαδόν των οπλισμών του.

Δ3. Αν q = 20 / 9 μC, να βρεθεί η ένταση του ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ των οπλισμών του πυκνωτή.

Δ4. Αν απομακρυνθούν οι οπλισμοί του πυκνωτή σε διπλάσια απόσταση να βρεθεί η μεταβολή της δυναμικής ενέργειας που αποθηκεύεται στον πυκνωτή.

Δίνεται ε0 = 8,85·10-12 C2 / (N∙m2) και kc = 9·109 N∙m2 / C2.

Λύση

Δ1.

Η ενέργεια του πυκνωτή είναι κατ’ απόλυτη τιμή ίση με την ενέργεια του συστήματος των δύο φορτίων :

UE = │Uηλ│ ⇒ ½·(q² / C) = kc·q² / d ⇒ C = d / (2·kc) ⇒ C = 10-1 / (2·9·109) ⇒ C = 10-10 / 18 F .

Δ2.

Η χωρητικότητα του πυκνωτή σε σχέση με τα γεωμετρικά του στοιχεία :

C = ε0·(A / d) ⇒ A = (C·d) / ε⇒ A = 10-10·10-1 / (18·8,85·10-12) ⇒ A = 63·10-3 m² .

Δ3.

Ορισμός της χωρητικότητας του πυκνωτή :

C = q / Vc ⇒ Vc = q / C .

H σχέση της έντασης και της διαφοράς δυναμικού σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο :

Ε = Vc / d ⇒ E = (q / C) / d ⇒ E = q / (C·d) ⇒ E = (20 / 9)·10-6 / ((10-10 / 18)·10-1) ⇒ E = 4·10N / C .

Δ4.

Διπλασιάζεται η απόσταση μεταξύ των οπλισμών άρα μεταβάλλεται η χωρητικότητα :

Η χωρητικότητα πριν την απομάκρυνση των οπλισμών :

C = ε0·(A / d) .

Η χωρητικότητα μετά την απομάκρυνση των οπλισμών :

C΄ = ε0·(A / d΄) ⇒ C΄ = ε0·(A / (2·d)) ⇒ C΄ = C / 2 .

H ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου στο εσωτερικό του πυκνωτή πριν την απομάκρυνση των οπλισμών :

U= ½·(q² / C)

H ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου στο εσωτερικό του πυκνωτή μετά την απομάκρυνση των οπλισμών :

UE΄ = ½·(q² / C΄) ⇒ UE΄ = ½·(q² / (C / 2)) ⇒ UE΄ = 2·U.

Η μεταβολή της ενέργειας του ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή :

ΔU= UE΄ – U⇒ ΔU= 2·U– U⇒ ΔU= U⇒ ΔU= ½·(q² / C) ⇒ ΔU= ½·((20 / 9)²·(10-6)² / (10-10 / 18)) ⇒ ΔU= 4 / 9 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 21196

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