אנרגיה חשמלית במעגלי קבלים - בעיות ופתרונות
1. קבע את האנרגיה החשמלית במעגל המוצג באיור למטה (1 µF = 10-6 F)
ידוע:
קבל 1 (ג1) = 3 מיקרופרנהאט 
קבל 2 (C2 ) = 1 מיקרופרנהאט
קבל 3 (C3 ) = 2 מיקרופרנהאט
קבל 4 (C4 ) = 6 מיקרופרנהאט
קבל 5 (C5 ) = 4 מיקרופרנהאט
מתח חשמלי (V) = 5 וולט
מבוקש: אנרגיה חשמלית במעגלים
פתרון:
הקבל המקביל:
קבל 2 וקבל 3 מחוברים במקביל . הקבל המקביל:
CA = C2 + C3 = 1 + 2 = 3 מיקרופרנהאט
קבל 1, קבל A וקבל 4 מחוברים בטור . הקבל המקביל:
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 מיקרופרנהאט
קבל B וקבל 5 מחוברים במקביל. הקבל המקביל:
C = C B + C 5 = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5.2 מיקרופרנהאט
C = 5.2 x 10-6 פאראד
אנרגיה חשמלית במעגל:
E = ½ CV 2 = ½ (5.2 x 10-6 )(5 2 ) = (2.6 x 10-6 )(25)
E = 65 x 10-6 ג'אול
2. קבע את האנרגיה החשמלית במעגלי הקבלים המוצגים באיור למטה (1 µF = 10-6 F )
ידוע:
קבל 1 (C1) = 4 מיקרופרנהאט 
קבל 2 (C2 ) = 6 מיקרופרנהאט
קבל 3 (C3 ) = 12 מיקרופרנהאט
קבל 4 (C4 ) = 2 מיקרופרנהאט
קבל 5 (C5 ) = 2 מיקרופרנהאט
מתח חשמלי (V) = 40 וולט
מבוקש: אנרגיה חשמלית במעגלים
פתרון:
הקבל המקביל:
קבל 1, קבל 2 וקבל 3 מחוברים בטור. הקבל המקביל:
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 מיקרופרנהאט
קבל 4 וקבל 5 מחוברים בטור. הקבל המקביל:
1/C B = 1/C 4 + 1/C 5 = 1/2 + 1/2 = 2/2
C B = 2/2 = 1 מיקרופרנהאט
קבל A וקבל B במקביל. הקבל המקביל:
C = CA + C B = 2 + 1 = 3 מיקרופרנהאט
C = 3 x 10-6 פאראד
אנרגיה חשמלית במעגלים:
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 ג'אול
3. קבע את האנרגיה המאוחסנת במעגל החשמלי המוצג באיור למטה.
ידוע:
קבל 1 (C1) = 4 פ 
קבל 2 (C2 ) = 4F
קבל 3 (C3 ) = 4F
קבל 4 (C4 ) = 4F
קבל 5 (C5 ) = 2F
מתח חשמלי (V) = 12 וולט
מבוקש: אנרגיה חשמלית במעגלים
פתרון:
הקבל המקביל:
קבל 1, קבל 2 וקבל 3 מחוברים במקביל. הקבל המקביל:
C A = C 1 + C 2 + C 3 = 4 + 4 + 4 = 12 F
קבל 4 וקבל 5 מחוברים במקביל. הקבל המקביל:
ג ב = ג 4 + ג 5 = 4 + 2 = 6 ו
קבל A וקבל B מחוברים בטור. הקבל המקביל:
1/C = 1/C A + 1/C B = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 פאראד
אנרגיה חשמלית במעגלים:
E = ½ CV 2 = ½ (4)(12 2 ) = (2)(144)
E = 288 ג'אול
1. שאלה: כיצד אנרגיה מאוחסנת בקבל?
תשובה: אנרגיה בקבל מאוחסנת בשדה חשמלי בין הלוחות שלו. כאשר מופעל מתח על פני קבל, מטענים חיוביים מצטברים על לוח אחד ומטענים שליליים על הלוח הנגדי, ויוצרים שדה חשמלי.
2. שאלה: מהי הנוסחה לאנרגיה המאוחסנת בקבל?
תשובה: האנרגיה (U) המאוחסנת בקבל ניתנת על ידי π=12⁻² כאשר C הוא הקיבול ו-V הוא המתח על פני הקבל.
3. שאלה: מה קורה לאנרגיה המאוחסנת בקבל כאשר המתח מוכפל?
תשובה: מכיוון שהאנרגיה פרופורציונלית לריבוע המתח (V^2), כאשר המתח מוכפל, האנרגיה עולה פי ארבעה.
4. שאלה: מדוע קבל טעון יכול להיות מסוכן גם אם הוא מנותק ממקור המתח שלו?
תשובה: קבל טעון יכול לשמור על האנרגיה האצורה שלו גם כאשר הוא מנותק ממקור המתח שלו. אם מוליך (או אדם) בא במגע עם הדקים, האנרגיה האצורה עלולה להשתחרר במהירות, דבר שעלול לגרום נזק או נזק.
5. שאלה: כיצד משתנה האנרגיה המאוחסנת בקבל אם הקיבול מצטמצם בחצי תוך שמירה על מתח קבוע?
תשובה: אם הקיבול מצטמצם בחצי והמתח נשאר קבוע, גם האנרגיה המאוחסנת תפחת בחצי, מכיוון שהאנרגיה היא ביחס ישר לקיבול.
6. שאלה: איזה תפקיד ממלא החומר הדיאלקטרי בקבל?
תשובה: החומר הדיאלקטרי מגביר את הקיבול של הקבל על ידי הפחתת השדה החשמלי האפקטיבי בין הלוחות וגם מונע הולכת מטען ביניהן.
7. שאלה: במעגל קבלים טורי, כיצד משתווה הקיבול הכולל לקיבולים של כל אחד בנפרד?
תשובה: בסידור טורי, ההופכי של הקיבול הכולל (1/C_total) הוא סכום ההופכי של הקיבולים השונים. משמעות הדבר היא שהקיבול הכולל בתצורת טורי תמיד קטן מהקיבול הקטן ביותר בטור.
8. שאלה: כיצד מחושב הקיבול הכולל עבור קבלים המחוברים במקביל?
תשובה: עבור קבלים במקביל, הקיבול הכולל הוא סכום הקיבולים השונים.
9. שאלה: מדוע קבל חוסם זרם ישר (DC) אך מאפשר לזרם חילופין (AC) לעבור דרכו?
תשובה: קבל חוסם זרם ישר מכיוון שברגע שהוא טעון במלואו, זרם נוסף לא יכול לזרום. עם זאת, בזרם חילופין, המתח משתנה ללא הרף, מה שגורם לקבל להיטען ולהתפרק, ומאפשר לזרם יעיל לזרום.
10. שאלה: מה קורה למתח של קבל אם הוא מחובר לסוללה ואז מנותק לפני שהוא מגיע לטעינה מלאה?
תשובה: הקבל ישמור על המתח שהיה לו ברגע הניתוק ולא ייטען עוד אלא אם כן יחובר בחזרה למקור חשמל.
