Električna energija u kondenzatorskim krugovima – problemi i rješenja
1. Odredite električnu energiju u strujnom krugu prikazanom na slici ispod (1 µF = 10⁻⁶ F )
Poznato:
Kondenzator 1 (C1) = 3 µF 
Kondenzator 2 (C2 ) = 1 µF
Kondenzator 3 (C3 ) = 2 µF
Kondenzator 4 (C4 ) = 6 µF
Kondenzator 5 (C5 ) = 4 µF
Električni napon (V) = 5 volti
Traži se: Električna energija u strujnim krugovima
rješenje:
Ekvivalentni kondenzator:
Kondenzator 2 i kondenzator 3 su spojeni paralelno . Ekvivalentni kondenzator:
C A = C 2 + C 3 = 1 + 2 = 3 µF
Kondenzator 1, kondenzator A i kondenzator 4 spojeni su serijski . Ekvivalentni kondenzator:
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
Kondenzator B i kondenzator 5 su spojeni paralelno. Ekvivalentni kondenzator:
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 Farada
Električna energija u strujnom krugu:
E = ½ CV² = ½ (5.2 x 10⁻⁶ )(5² ) = (2.6 x 10⁻⁶ )(25)
E = 65 x 10⁻⁶ Džula
2. Odredite električnu energiju u kondenzatorskim krugovima prikazanim na slici ispod (1 µF = 10⁻⁶ F )
Poznato:
Kondenzator 1 (C1) = 4 µF 
Kondenzator 2 (C2 ) = 6 µF
Kondenzator 3 (C3 ) = 12 µF
Kondenzator 4 (C4 ) = 2 µF
Kondenzator 5 (C5 ) = 2 µF
Električni napon (V) = 40 volti
Traži se: Električna energija u strujnim krugovima
rješenje:
Ekvivalentni kondenzator:
Kondenzator 1, kondenzator 2 i kondenzator 3 spojeni su serijski. Ekvivalentni kondenzator:
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
C A = 12/6 = 2 µF
Kondenzator 4 i kondenzator 5 su spojeni serijski. Ekvivalentni kondenzator:
1/C B = 1/C 4 + 1/C 5 = 1/2 + 1/2 = 2/2
C B = 2/2 = 1 µF
Kondenzator A i kondenzator B spojeni paralelno. Ekvivalentni kondenzator:
C = C A + C B = 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10⁻⁶ Farada
Električna energija u strujnim krugovima:
E = ½ CV² = ½ (3 x 10⁻⁶ )(40² ) = (1.5 x 10⁻⁶ )(1600)
E = 2400 x 10⁻⁶ = 2.4 x 10⁻⁶ Džula
3. Odredite energiju pohranjenu u električnom krugu prikazanom na slici ispod.
Poznato:
Kondenzator 1 (C1) = 4 F 
Kondenzator 2 (C2 ) = 4 F
Kondenzator 3 (C3 ) = 4 F
Kondenzator 4 (C4 ) = 4 F
Kondenzator 5 (C5 ) = 2 F
Električni napon (V) = 12 volti
Traži se: Električna energija u strujnim krugovima
rješenje:
Ekvivalentni kondenzator:
Kondenzator 1, kondenzator 2 i kondenzator 3 su spojeni paralelno. Ekvivalentni kondenzator:
C A = C 1 + C 2 + C 3 = 4 + 4 + 4 = 12 F
Kondenzator 4 i kondenzator 5 su spojeni paralelno. Ekvivalentni kondenzator:
C B = C 4 + C 5 = 4 + 2 = 6 F
Kondenzator A i kondenzator B su spojeni serijski. Ekvivalentni kondenzator:
1/C = 1/C A + 1/C B = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 Farada
Električna energija u strujnim krugovima:
E = ½ CV 2 = ½ (4)(12 2 ) = (2)(144)
E = 288 džula
1. Pitanje: Kako se energija pohranjuje u kondenzatoru?
Odgovor: Energija u kondenzatoru pohranjuje se u električnom polju između njegovih ploča. Kada se na kondenzator primijeni napon, pozitivni naboji se akumuliraju na jednoj ploči, a negativni naboji na suprotnoj ploči, stvarajući električno polje.
2. Pitanje: Koja je formula za energiju pohranjenu u kondenzatoru?
Odgovor: Energija (U) pohranjena u kondenzatoru dana je s �=12��2 gdje je C kapacitet, a V napon na kondenzatoru.
3. Pitanje: Što se događa s energijom pohranjenom u kondenzatoru kada se napon udvostruči?
Odgovor: Budući da je energija proporcionalna kvadratu napona (V^2), kada se napon udvostruči, energija se povećava četiri puta.
4. Pitanje: Zašto napunjeni kondenzator može biti opasan čak i ako je odvojen od izvora napona?
Odgovor: Napunjeni kondenzator može zadržati svoju pohranjenu energiju čak i kada je odspojen od izvora napona. Ako vodič (ili osoba) dođe u kontakt s priključcima, pohranjena energija može se brzo osloboditi, što potencijalno može uzrokovati ozljede ili štetu.
5. Pitanje: Kako se mijenja energija pohranjena u kondenzatoru ako se kapacitet prepolovi, a napon ostane konstantan?
Odgovor: Ako se kapacitet prepolovi, a napon ostane konstantan, pohranjena energija će se također prepoloviti, jer je energija izravno proporcionalna kapacitetu.
6. Pitanje: Koju ulogu igra dielektrični materijal u kondenzatoru?
Odgovor: Dielektrični materijal povećava kapacitet kondenzatora smanjenjem efektivnog električnog polja između ploča, a također sprječava provođenje naboja između ploča.
7. Pitanje: U serijskom kondenzatorskom krugu, kako se ukupni kapacitet uspoređuje s pojedinačnim kapacitetima?
Odgovor: U serijskom spoju, inverz ukupnog kapaciteta (1/C_ukupno) je zbroj inverza pojedinačnih kapaciteta. To znači da je ukupni kapacitet u serijskoj konfiguraciji uvijek manji od najmanjeg kapaciteta u seriji.
8. Pitanje: Kako se izračunava ukupni kapacitet za kondenzatore spojene paralelno?
Odgovor: Za paralelno spojene kondenzatore, ukupni kapacitet je zbroj pojedinačnih kapaciteta.
9. Pitanje: Zašto kondenzator blokira istosmjernu struju (DC), ali propušta izmjeničnu struju (AC)?
Odgovor: Kondenzator blokira istosmjernu struju jer nakon što je potpuno napunjen, ne može dalje teći struja. Međutim, kod izmjenične struje napon se kontinuirano mijenja, što uzrokuje punjenje i pražnjenje kondenzatora, omogućujući protok efektivne struje.
10. Pitanje: Što se događa s naponom kondenzatora ako je spojen na bateriju, a zatim odspojen prije nego što se potpuno napuni?
Odgovor: Kondenzator će zadržati napon koji je imao u trenutku isključenja i neće se dalje puniti osim ako se ponovno ne spoji na izvor napajanja.
