Problémy na kondenzátorech a kapacitě s řešením

Kondenzátor je součást, která je nezbytná pro provoz jakéhokoli elektronického zařízení. Než se však pustíte do základů elektroniky, musíte se naučit řešit fyzikální problémy týkající se kondenzátorů a kapacity. Přesně to uděláme v dnešním článku věnovaném podrobné analýze řešení problémů.

Přihlaste se k odběru našeho telegramu: nyní zde kromě užitečných a zajímavých materiálů najdete slevy a akce na jakoukoli práci.

Problémy na kondenzátorech a kapacitě s řešením

Pokud nevíte, jak řešit problémy s kondenzátory, podívejte se nejprve na teorii a zapamatujte si upomínku na řešení fyzikálních úloh a užitečné vzorce.

Problém č. 1 ohledně elektrické kapacity kondenzátorové banky

Stav

Plochý kondenzátor o kapacitě 16 μF je rozřezán na 4 stejné části podél rovin kolmých k deskám. Výsledné kondenzátory jsou zapojeny do série. Jaká je kapacita kondenzátorové banky?

rozhodnutí

Z podmínky vyplývá, že plocha výsledných kondenzátorů je 4krát menší než plocha originálu. Když to víme, můžeme najít kapacitu každého výsledného kondenzátoru:

Zapojením 4 takových kondenzátorů do série získáme:

Odpověď: 1 uF.

Problém č. 2 o energii plochého kondenzátoru

Stav

Plochý kondenzátor byl naplněn dielektrikem s permitivitou 2. Energie kondenzátoru bez dielektrika je 20 μJ. Jakou energii má kondenzátor po naplnění dielektrikem? Předpokládejme, že zdroj energie je odpojen od kondenzátoru.

rozhodnutí

Energie kondenzátoru před naplněním dielektrikem je rovna:

Po naplnění se kapacita kondenzátoru změní:

Energie kondenzátoru po naplnění:

Odpověď: 40 uF.

Problém č. 3: Sériové a paralelní zapojení kondenzátorů

Stav

Obrázek ukazuje kondenzátorovou banku. Každý kondenzátor má kapacitu 1 μF. Najděte kapacitu baterie.

rozhodnutí

Jak vidíme, některé kondenzátory jsou zapojeny paralelně a některé sériově. Toto je typický příklad zapojení smíšeného kondenzátoru. Algoritmus pro řešení problémů se smíšeným zapojením kondenzátorů spočívá ve zjednodušení obvodu a redukci všeho pouze na paralelní nebo sériové zapojení.

Kondenzátory 3 a 4 jsou zapojeny paralelně. Když sečteme jejich kapacitu, dostaneme sériové zapojení čtyř kondenzátorů: 1, 2, 5 a 3-4. Pro paralelní připojení:

Pro sériové připojení:

Odpověď: 0,285 uF.

Problém č. 4: Průchod částic v kondenzátoru

Nabití kondenzátoru je 0,3 nC a kapacita je 10 pF. Jakou rychlost získá elektron, když letí z jedné desky na druhou v kondenzátoru? Počáteční rychlost elektronu je nulová.

rozhodnutí

Podle zákona zachování energie bude rozdíl v kinetických energiích elektronu na začátku a na konci jeho dráhy roven práci pole při jeho pohybu. Počáteční kinetická energie elektronu je podle podmínky 0. Zapišme:

Když to vezmeme v úvahu, dostaneme:

Odpověď: 10^7 m/s.

Problém č. 5: Výpočet energie elektrického pole kondenzátoru

Stav

Kondenzátor je připojen ke zdroji stejnosměrného napětí U=1 kV. Kapacita kondenzátoru je 5 pF. Jak se změní náboj na deskách kondenzátoru a jeho energie, když se vzdálenost mezi deskami zmenší třikrát?

rozhodnutí

Nabití kondenzátoru je:

Změna ve vedení bude:

Odpověď: 5 μJ.

Otázky na téma „Kondenzátor a kapacita“

Otázka 1. Co je to kondenzátor?

Odpovědět. Kondenzátor je zařízení se dvěma póly a určené k akumulaci elektrického náboje.

Nejjednodušším typem kondenzátoru je plochý vzduchový kondenzátor. Skládá se ze dvou desek (desek) s různým nábojem a oddělených vzduchem. V závislosti na dielektriku oddělujícím desky se rozlišují:

• vzduchové kondenzátory;
• papírové kondenzátory;
• slída a další kondenzátory.

Hlavní úlohou kondenzátoru v elektronických zařízeních je akumulovat náboj a poté jej přenášet dále do obvodu.

Otázka 2. Co je elektrická kapacita?

Odpovědět. Elektrická kapacita je skalární fyzikální veličina, která charakterizuje schopnost akumulovat elektrický náboj. V soustavě SI se měří ve Faradech.

Otázka 3. Jaké jsou způsoby připojení kondenzátorů?

Odpovědět. Kondenzátory lze zapojit sériově i paralelně.

Při paralelním zapojení je kapacita obvodu rovna součtu kapacit jednotlivých kondenzátorů.

Při sériovém zapojení je převrácená hodnota celkové kapacity rovna součtu převrácených kapacit každého kondenzátoru.

Otázka 4. Co je to oscilační obvod?

Odpovědět. Jedná se o nejjednodušší elektrický obvod, který se skládá z kondenzátoru, induktoru a zdroje proudu. V oscilačním obvodu dochází k volným elektromagnetickým oscilacím: energie kondenzátoru se přeměňuje na energii cívky a naopak.

Otázka 5. Co se stane, když se odpojí zdroj energie, ke kterému je v obvodu připojen kondenzátor?

Odpovědět. V tomto okamžiku se kondenzátor začne vybíjet a předá nahromaděný náboj ostatním prvkům obvodu.

Ze zkušenosti nevíme, že by složité úkoly na kondenzátorech doslova tavily mozky. Pokud je váš mozek unavený neustálým řešením fyzikálních problémů a dalších úkolů, obraťte se kdykoli na odbornou vzdělávací službu, která vám poradí a pomůže. Máme řešení pro vaše studijní problémy!