Film samouczek

Pojemność elektryczna przewodnika

Czy wiesz, że nasza planeta - Ziemia może być również traktowana jako kulisty przewodnik o promieniu R = 6370 km?

Obejrzyj film samouczek, z którego dowiesz się, jak policzyć pojemność elektryczną Ziemi. Po obejrzeniu filmu rozwiąż umieszczone poniżej polecenia, z których dowiesz się kilku ciekawostek, bezpośrednio nawiązujących do tego filmu.

Zapoznaj się z filmem samouczkiem, z którego dowiesz się, jak policzyć pojemność elektryczną Ziemi. Po obejrzeniu filmu rozwiąż umieszczone poniżej polecenia, z których dowiesz się kilku ciekawostek, bezpośrednio nawiązujących do tego filmu.

R1IBr8L3pyQ62
Zapoznaj się z audiodeskrypcją samouczka.
Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.
1
Polecenie 1

Pomówmy o ... kondensatorach. Na pewno zetknęliście się z tym pojęciem, choć na lekcjach fizyki mogło się ono jeszcze nie pojawić. Bądźcie jednak cierpliwi - ta chwila jest bliska!

Czy kondensatory łączą się z tematem tego materiału? Zdecydowanie tak!

Trzeba Wam wiedzieć, że praktyczne znaczenie pojedynczych przewodników jest niewielkie. Duże znaczenie mają za to układy dwóch przewodników zwane kondensatorami.

Porównaj rozmiar i pojemność Ziemi z rozmiarami i pojemnościami używanych obecnie w układach elektronicznych, typowych kondensatorów - liczby mogą Cię zaskoczyć.

RQIGh0nBSWH1S
Zdjęcie przedstawia cztery przykłady typowych kondensatorów stosowanych w układach elektronicznych. Kondensatory ułożone są od lewej od największego do najmniejszego – ostatni element na zdjęciu to miarka pokazująca rzeczywiste wymiary tych kondensatorów. Największy z nich prezentowany na zdjęciu ma 3 cm, a najmniejszy 3 mm. Pomiędzy nimi, kondensator drugi od lewej ma 2 cm, a trzeci od lewej 1 cm. Na kondensatorach zapisane są ich parametry. Można odczytać pojemności trzech kondensatorów. Największą pojemność ma największy kondensator. Wynosi ona 5000 mikrofaradów. Kolejny kondensator ma pojemność 2200 mikrofaradów, a trzeci z kolei ma pojemność 330 mikrofaradów. Na czwartym najmniejszym kondensatorze nie da się odczytać pojemności.
Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.
uzupełnij treść
Polecenie 2
RXWnBFETF7fj7
Na filmie samouczku pokazaliśmy, jak pojemność Ziemi traktowanej jak pojedynczy przewodnik jest niewielka, bo wynosi ok. 710 mikrofarada. Ziemię można również potraktować jak kondensator kulisty, w którym rolę drugiej okładki kondensatora pełni jonosfera, czyli naładowana warstwa atmosfery, położona ok. 70 km nad powierzchnią Ziemi. Wiedząc, że różnica potencjałów między między Ziemią i jonosferą wynosi ok. 350 kV, wyznacz pojemność kondensatora: Ziemia-jonosfera i wartość ładunku na jego okładkach. Skorzystaj ze wzoru na pojemność kondensatora kulistego, który jest podany w podpowiedzi. Odpowiedź:
Pojemność układu ziemia-jonosfera wynosi: Tu uzupełnij F.
Całkowity ładunek zgromadzony na powierzchni Ziemi jest równy: Tu uzupełnij C.

Na filmie samouczku pokazaliśmy, że pojemność Ziemi traktowanej jak pojedynczy przewodnik jest niewielka, bo wynosi ok. 7,1⋅10-4 F. Ziemię można również potraktować jak kondensator kulisty, w którym rolę drugiej okładki pełni jonosfera, czyli naładowana warstwa atmosfery, położona ok. 70 km nad powierzchnią Ziemi. Wiedząc, że różnica potencjałów między Ziemią i jonosferą wynosi ok. 3,50⋅105 V, wyznacz pojemność kondensatora Ziemia-jonosfera i wartość ładunku na jego okładkach. Skorzystaj ze wzorów na pojemność kondensatora kulistego, które zostały podane w podpowiedzi.

Odpowiedź:

Wyniki obliczeń podaj w notacji wykładniczej.

1. Pojemność układu ziemia-jonosfera wynosi: ............⋅10^............ F.
2. Ładunek zgromadzony na powierzchni Ziemi jest równy: ............⋅10^............ C.

Przeczytaj
Sprawdź się