Ynni trydanol mewn cylchedau cynhwysydd – problemau ac atebion

Ynni trydanol mewn cylchedau cynhwysydd – problemau ac atebion

1. Pennwch yr egni trydanol yn y gylched a ddangosir yn y ffigur isod (1 µF = 10-6 F )

Adnabyddus:

Cynhwysydd 1 (C1) = 3 µF Ynni trydan mewn cylchedau cynhwysydd – problemau ac atebion 1

Cynhwysydd 2 (C2 ) = 1 µF

Cynhwysydd 3 (C3 ) = 2 µF

Cynhwysydd 4 (C4 ) = 6 µF

Cynhwysydd 5 (C5 ) = 4 µF

Foltedd trydanol (V) = 5 folt

Eisiau: Ynni trydanol mewn cylchedau

Datrysiad:

Y cynhwysydd cyfatebol:

Mae cynhwysydd 2 a chynhwysydd 3 wedi'u cysylltu'n gyfochrog . Y cynhwysydd cyfatebol:

CA = C2 + C3 = 1 + 2 = 3 µF

Mae cynhwysydd 1, cynhwysydd A a chynhwysydd 4 wedi'u cysylltu mewn cyfres . Y cynhwysydd cyfatebol:

1/C B = 1/C 1 + 1/C A + 1/C 4 = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6

C B = 6/5 µF

Mae cynhwysydd B a chynhwysydd 5 wedi'u cysylltu'n gyfochrog. Y cynhwysydd cyfatebol:

C = C B + C 5 = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5.2 µF

C = 5.2 x 10-6 Farad

Ynni trydanol yn y gylched:

E = ½ CV 2 = ½ (5.2 x 10 -6 )(5 2 ) = (2.6 x 10 -6 )(25)

E = 65 x 10-6 Joule

2. Pennwch yr egni trydanol mewn cylchedau cynhwysydd a ddangosir yn y ffigur isod (1 µF = 10-6 F )

Adnabyddus:

Cynhwysydd 1 (C1) = 4 µF Ynni trydan mewn cylchedau cynhwysydd – problemau ac atebion 2

Cynhwysydd 2 (C2 ) = 6 µF

Cynhwysydd 3 (C3 ) = 12 µF

Cynhwysydd 4 (C4 ) = 2 µF

Cynhwysydd 5 (C5 ) = 2 µF

Foltedd trydanol (V) = 40 folt

Eisiau: Ynni trydanol mewn cylchedau

Datrysiad:

Y cynhwysydd cyfatebol:

Mae cynhwysydd 1, cynhwysydd 2 a chynhwysydd 3 wedi'u cysylltu mewn cyfres. Y cynhwysydd cyfatebol:

1/C A = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3 = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12

CA = 12/6 = 2 µF

Mae cynhwysydd 4 a chynhwysydd 5 wedi'u cysylltu mewn cyfres. Y cynhwysydd cyfatebol:

1/C B = 1/C 4 + 1/C 5 = 1/2 + 1/2 = 2/2

C B = 2/2 = 1 µF

Cynhwysydd A a chynhwysydd B mewn paralel. Y cynhwysydd cyfatebol:

C = CA + C B = 2 + 1 = 3 µF

C = 3 x 10-6 Farad

Ynni trydanol mewn cylchedau:

E = ½ CV 2 = ½ (3 x 10 -6 )(40 2 ) = (1.5 x 10 -6 )(1600)

E = 2400 x 10-6 = 2.4 x 10-3 Joule

3. Pennwch yr egni sydd wedi'i storio yn y gylched drydanol a ddangosir yn y ffigur isod.

Adnabyddus:

Cynhwysydd 1 (C1) = 4 F Ynni trydan mewn cylchedau cynhwysydd – problemau ac atebion 3

Cynhwysydd 2 (C2 ) = 4 F

Cynhwysydd 3 (C3 ) = 4 F

Cynhwysydd 4 (C4 ) = 4 F

Cynhwysydd 5 (C5 ) = 2 F

Foltedd trydanol (V) = 12 folt

Eisiau: Ynni trydanol mewn cylchedau

Datrysiad:

Y cynhwysydd cyfatebol:

Mae cynhwysydd 1, cynhwysydd 2 a chynhwysydd 3 wedi'u cysylltu'n gyfochrog. Y cynhwysydd cyfatebol:

CA = C1 + C2 + C3 = 4 + 4 + 4 = 12 F

Mae cynhwysydd 4 a chynhwysydd 5 wedi'u cysylltu'n gyfochrog. Y cynhwysydd cyfatebol:

C B = C 4 + C 5 = 4 + 2 = 6 F

Mae cynhwysydd A a chynhwysydd B wedi'u cysylltu mewn cyfres. Y cynhwysydd cyfatebol:

1/C = 1/C A + 1/C B = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12

C = 12/3 = 4 Farad

Ynni trydanol mewn cylchedau:

E = ½ CV 2 = ½ (4)(12 2 ) = (2)(144)

E = 288 Joule

1. Cwestiwn: Sut mae ynni'n cael ei storio mewn cynhwysydd?

Ateb: Mae ynni mewn cynhwysydd yn cael ei storio yn y maes trydan rhwng ei blatiau. Pan roddir foltedd ar draws cynhwysydd, mae gwefrau positif yn cronni ar un plât a gwefrau negatif ar y plât gyferbyn, gan greu maes trydan.

2. Cwestiwn: Beth yw'r fformiwla ar gyfer yr egni sy'n cael ei storio mewn cynhwysydd?

Ateb: Rhoddir yr egni (U) sy'n cael ei storio mewn cynhwysydd gan �=12��2 lle mae C yn cynrychioli'r cynhwysedd a V yw'r foltedd ar draws y cynhwysydd.

3. Cwestiwn: Beth sy'n digwydd i'r egni sydd wedi'i storio mewn cynhwysydd pan fydd y foltedd yn cael ei ddyblu?

Ateb: Gan fod yr egni'n gymesur â sgwâr y foltedd (V^2), pan fydd y foltedd yn cael ei ddyblu, mae'r egni'n cynyddu gan ffactor o bedwar.

4. Cwestiwn: Pam y gall cynhwysydd wedi'i wefru fod yn beryglus hyd yn oed os yw wedi'i ddatgysylltu o'i ffynhonnell foltedd?

Ateb: Gall cynhwysydd gwefredig gadw ei egni wedi'i storio hyd yn oed pan gaiff ei ddatgysylltu o'i ffynhonnell foltedd. Os daw dargludydd (neu berson) i gysylltiad â'r terfynellau, gellir rhyddhau'r egni wedi'i storio'n gyflym, gan achosi niwed neu ddifrod o bosibl.

5. Cwestiwn: Sut mae'r egni sydd wedi'i storio mewn cynhwysydd yn newid os yw'r cynhwysedd yn cael ei haneru wrth gadw'r foltedd yn gyson?

Ateb: Os caiff y cynhwysedd ei haneru a bod y foltedd yn aros yn gyson, bydd yr ynni sy'n cael ei storio hefyd yn cael ei haneru, gan fod yr ynni'n gymesur yn uniongyrchol â'r cynhwysedd.

6. Cwestiwn: Pa rôl mae'r deunydd dielectrig yn ei chwarae mewn cynhwysydd?

Ateb: Mae'r deunydd dielectrig yn cynyddu cynhwysedd y cynhwysydd trwy leihau'r maes trydan effeithiol rhwng y platiau ac mae hefyd yn atal dargludiad gwefr rhwng y platiau.

7. Cwestiwn: Mewn cylched cynhwysydd cyfres, sut mae'r cyfanswm cynhwysedd yn cymharu â'r cynhwyseddau unigol?

Ateb: Mewn trefniant cyfres, gwrthdro'r capasiti cyfan (1/C_total) yw swm gwrthdroeon y capasiti unigol. Mae hyn yn golygu bod y capasiti cyfan mewn cyfluniad cyfres bob amser yn llai na'r capasiti lleiaf yn y gyfres.

8. Cwestiwn: Sut mae cyfanswm y capasiti yn cael ei gyfrifo ar gyfer cynwysyddion sydd wedi'u cysylltu'n gyfochrog?

Ateb: Ar gyfer cynwysyddion mewn paralel, cyfanswm y cynhwysedd yw swm y cynwysyddion unigol.

9. Cwestiwn: Pam mae cynhwysydd yn rhwystro cerrynt uniongyrchol (DC) ond yn caniatáu i gerrynt eiledol (AC) basio drwodd?

Ateb: Mae cynhwysydd yn blocio DC oherwydd unwaith y bydd wedi'i wefru'n llawn, ni all unrhyw gerrynt pellach lifo. Fodd bynnag, gydag AC, mae'r foltedd yn newid yn barhaus, gan achosi i'r cynhwysydd wefru a dadwefru, gan ganiatáu i gerrynt effeithiol lifo.

10. Cwestiwn: Beth sy'n digwydd i foltedd cynhwysydd os yw wedi'i gysylltu â batri ac yna'n cael ei ddatgysylltu cyn cyrraedd gwefr lawn?

Ateb: Bydd y cynhwysydd yn cadw'r foltedd oedd ganddo ar adeg y datgysylltu ac ni fydd yn gwefru ymhellach oni bai ei fod wedi'i gysylltu'n ôl â ffynhonnell bŵer.