Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RE4x5Y8HDw42i1

Ćwiczenie 1

Sytuację, w której energia kondensatora wzrasta nazywamy:

ładowaniem kondensatora
rozładowywaniem kondensatora
stanem ustalonym kondensatora

REAlbt6vr5reX1

Ćwiczenie 2

Zaznacz, które z poniższych wzorów na energię kondensatora są fałszywe.

Gdzie:
E - energia kondensatora
Q - ładunek zgromadzony na okładkach kondensatora
U - napięcie między okładkami kondensatora
C - pojemność kondensatora

$E = \frac{1}{2} \cdot Q \cdot U$
$E = \frac{1}{2} \cdot C \cdot U^{2}$
$E = \frac{1}{2} \cdot \frac{Q^{2}}{C}$
$E = \frac{1}{2} \cdot \frac{C^{2}}{Q}$
$E = \frac{1}{2} \cdot C \cdot U$

RYfBbYd2yLzj81

Ćwiczenie 3

Wskaż wyrażenie, aby otrzymane zdanie było fałszywe.

Ładowanie kondensatora polega na

wzroście napięcia między okładkami kondensatora.
wzroście wartości ładunku na kondensatorze.
przepływie ładunku z okładek kondensatora na odbiornik.
wzroście energii na kondensatorze.

Ćwiczenie 4

Rxd2gIaufxbpS

Kondensator o pojemności 4 nF naładowano, podłączając do źródła o napięciu 20 V. Następnie kondensator podłączono do odbiornika i rozładowano całkowicie. Jaką energię oddał kondensator podczas rozładowywania?

Podczas rozładowywania kondensator oddał energię ............ nJ.

Korzystamy ze wzoru na energię kondensatora: $E = \frac{1}{2} C U^{2}$ .

E = \frac{1}{2} \cdot 4 \cdot 10^{- 9} F \cdot {(20 V)}^{2} = 800 \cdot 10^{- 9} J = 800 n J

Ćwiczenie 5

R12mHOSRB6wh3

Naładowany kondensator o pojemności 10 nF podłączono do odbiornika. Podczas rozładowywania kondensatora oddał on energię 20 nJ. Jaki ładunek wypłynął z kondensatora?

Z kondensatora wypłynął ładunek o wartości ............ nC.

E = \frac{Q^{2}}{2 C}

$Q = \sqrt{2 C \cdot E} = \sqrt{2 \cdot 20 n J \cdot 10 n F} = 20 n C$

Ćwiczenie 6

RYsJNTNSLCvJF

Mamy dany kondensator płaski o powierzchni okładek $25$ i odległości między okładkami 3 cm. Oblicz minimalne napięcie, przy jakim dojdzie przebicia, zakładając, że przestrzeń między okładkami wypełnia suche powietrze. Przyjmij, że napięcie przebicia dla suchego powietrza wynosi 30 kV na centymetr powietrza. Wynik podaj w kilowoltach.

Do przebicia dojdzie przy napięciu ............ kV .

Napięcie przebicia dla suchego powietrza wynosi 30 kV na centymetr powietrza.

$U = \frac{30 k V}{1 c m} \cdot 3 c m = 90 k V$

Ćwiczenie 7

Podaj przykłady urządzeń, w których wykorzystuje się zjawisko rozładowania kondensatora.

Ćwiczenie 8

Przebicie między okładkami kondensatora jest zjawiskiem niebezpiecznym i bardzo niepożądanym. Napięcie, przy jakim dojdzie do przebicia, zależy od materiału, jaki znajduje się między okładkami kondensatora. Jeśli między okładkami umieścimy dielektryk, to parametrem określającym napięcie przebicia jest wytrzymałość elektryczna tego dielektryka. Wytrzymałość elektryczna dielektryków zależy m.in. wilgotności.

Poniżej przedstawiono wykresy wytrzymałości elektrycznej czterech dielektryków (olej mineralny, olej silikonowy, ester oraz MIDEL 7131) w zależności od wilgotności. Poziom wilgotności podano w jednostkach ppm (ang.: parts per million).

RLX5lAMEnXC4J

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

R1DSmefnHCzHE

Wiemy, że potrzebujemy kondensatora, który w laboratorium o maksymalnej wilgotności 500 ppm wytrzyma napięcie do 60 kV (bez przebicia). Mamy do wyboru 4 kondensatory z różnymi dielektrykami wypełniającymi przestrzeń między okładkami: olej mineralny, olej silikonowy, ester oraz MIDEL 7131. Który z nich powinniśmy wybrać?

Kondensator, w którym rolę dielektryka pełni MIDEL 7131 - tylko on spełnia nasze wymagania.
Kondensator, w którym rolę dielektryka pełni ester lub kondensator, w którym rolę dielektryka pełni MIDEL 7131 - oba spełniają nasze warunki.
Każdy z tych kondensatorów spełnia nasze wymagania.
Żaden z tych kondensatorów nie wytrzyma napięcia 60 kV przy wilgotności 500 ppm.

R1d1Ezqw1v6I01

Ćwiczenie 8

Ćwiczenie alternatywne. Zaznacz odpowiedź poprawną. Masz do dyspozycji dwie substancje, które możesz wykorzystać jako dielektryk do kondensatora. Jedną z nich jest olej silnikowy o napięciu przebicia wynoszącym 50 kilowolt, drugą – ester o nazwie handlowej MIDEL 7131 o napięciu przebicia 80 kilowolt. W obydwu substancjach zanurzasz dwa takie same kondensatory płaskie, w ten sposób, że przestrzeń między okładkami jest w całości wypełniona cieczą. Na którym kondensatorze uda Ci się uzyskać większy ładunek, zanim dojdzie do przebicia?

Na kondensatorze zanurzonym w oleju silnikowym
Na kondensatorze zanurzonym w estrze MIDEL 7131

Symulacja interaktywna

Dla nauczyciela