Elektros energija kondensatorių grandinėse – problemos ir sprendimai
1. Nustatykite elektros energiją grandinėje, parodytoje paveikslėlyje žemiau (1 µF = 10⁻⁶ F )
Žinomas:
Kondensatorius 1 (C1) = 3 µF 
Kondensatorius 2 (C 2 ) = 1 µF
Kondensatorius 3 (C 3 ) = 2 µF
Kondensatorius 4 (C 4 ) = 6 µF
Kondensatorius 5 (C 5 ) = 4 µF
Elektros įtampa (V) = 5 voltai
Ieškoma: Elektros energija grandinėse
sprendimas:
Ekvivalentinis kondensatorius:
Kondensatorius 2 ir kondensatorius 3 yra sujungti lygiagrečiai . Ekvivalentinis kondensatorius:
CA = C2 + C3 = 1 + 2 = 3 µF
Kondensatorius 1, kondensatorius A ir kondensatorius 4 yra sujungti nuosekliai . Ekvivalentinis kondensatorius:
1/C B = 1/C 1 + 1/CA + 1/C 4 = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
C B = 6/5 µF
Kondensatorius B ir kondensatorius 5 yra sujungti lygiagrečiai. Ekvivalentinis kondensatorius:
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 faradas
Elektros energija grandinėje:
E = ½ CV² = ½ (5.2 x 10⁻⁶ )(5² ) = (2.6 x 10⁻⁶ )(25)
E = 65 x 10⁻⁴ džaulis
2. Nustatykite kondensatorių grandinių, parodytų paveikslėlyje žemiau, elektros energiją (1 µF = 10⁻⁶ F ).
Žinomas:
Kondensatorius 1 (C1) = 4 µF 
Kondensatorius 2 (C 2 ) = 6 µF
Kondensatorius 3 (C 3 ) = 12 µF
Kondensatorius 4 (C 4 ) = 2 µF
Kondensatorius 5 (C 5 ) = 2 µF
Elektros įtampa (V) = 40 voltų
Ieškoma: Elektros energija grandinėse
sprendimas:
Ekvivalentinis kondensatorius:
Kondensatorius 1, kondensatorius 2 ir kondensatorius 3 yra sujungti nuosekliai. Ekvivalentinis kondensatorius:
1/ CA = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12
C A = 12/6 = 2 µF
Kondensatorius 4 ir kondensatorius 5 sujungti nuosekliai. Ekvivalentinis kondensatorius:
1/C B = 1/C 4 + 1/C 5 = 1/2 + 1/2 = 2/2
C B = 2/2 = 1 µF
Kondensatorius A ir kondensatorius B sujungti lygiagrečiai. Ekvivalentinis kondensatorius:
C = CA + C B = 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10⁻⁶ faradas
Elektros energija grandinėse:
E = ½ CV² = ½ (3 x 10⁻⁶ )(40² ) = (1.5 x 10⁻⁶ )(1600)
E = 2400 x 10⁻⁶ = 2.4 x 10⁻³ džaulių
3. Nustatykite paveikslėlyje pavaizduotoje elektros grandinėje sukauptą energiją.
Žinomas:
Kondensatorius 1 (C1) = 4 °F 
Kondensatorius 2 (C 2 ) = 4 F
Kondensatorius 3 (C 3 ) = 4 F
Kondensatorius 4 (C 4 ) = 4 F
Kondensatorius 5 (C 5 ) = 2 F
Elektros įtampa (V) = 12 voltų
Ieškoma: Elektros energija grandinėse
sprendimas:
Ekvivalentinis kondensatorius:
Kondensatorius 1, kondensatorius 2 ir kondensatorius 3 yra sujungti lygiagrečiai. Ekvivalentinis kondensatorius:
CA = C1 + C2 + C3 = 4 + 4 + 4 = 12 F
Kondensatorius 4 ir kondensatorius 5 yra sujungti lygiagrečiai. Ekvivalentinis kondensatorius:
C B = C 4 + C 5 = 4 + 2 = 6 F
Kondensatorius A ir kondensatorius B yra sujungti nuosekliai. Ekvivalentinis kondensatorius:
1/C = 1/CA + 1/CB = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 faradai
Elektros energija grandinėse:
E = ½ CV 2 = ½ (4) (12 2 ) = (2) (144)
E = 288 džauliai
1. Klausimas: Kaip energija kaupiama kondensatoriuje?
Atsakymas: Kondensatoriaus energija kaupiama elektriniame lauke tarp jo plokščių. Kai kondensatoriui taikoma įtampa, teigiami krūviai kaupiasi vienoje plokštėje, o neigiami krūviai – priešingoje, sukurdami elektrinį lauką.
2. Klausimas: Kokia yra kondensatoriuje sukauptos energijos formulė?
Atsakymas: Kondensatoriuje sukaupta energija (U) apskaičiuojama pagal formulę �=1/2 ��2 , kur C yra talpa, o V yra įtampa kondensatoriuje.
3. Klausimas: Kas nutinka su kondensatoriuje sukaupta energija, kai įtampa padvigubėja?
Atsakymas: Kadangi energija yra proporcinga įtampos kvadratui (V^2), įtampą padvigubinus, energija padidėja keturis kartus.
4. Klausimas: Kodėl įkrautas kondensatorius gali būti pavojingas, net jei jis atjungtas nuo įtampos šaltinio?
Atsakymas: Įkrautas kondensatorius gali išlaikyti sukauptą energiją net ir atjungtas nuo įtampos šaltinio. Jei laidininkas (arba žmogus) prisiliečia prie gnybtų, sukaupta energija gali greitai išsiskirti ir sukelti žalos ar nuostolių.
5. Klausimas: Kaip pasikeičia kondensatoriuje sukaupta energija, jei talpa sumažinama perpus, o įtampa išlieka pastovi?
Atsakymas: Jei talpa sumažinama perpus, o įtampa išlieka pastovi, sukaupta energija taip pat sumažės perpus, nes energija yra tiesiogiai proporcinga talpai.
6. Klausimas: Kokį vaidmenį dielektrinė medžiaga atlieka kondensatoriuje?
Atsakymas: Dielektrinė medžiaga padidina kondensatoriaus talpą, sumažindama efektyvų elektrinį lauką tarp plokščių ir taip pat užkerta kelią krūvio laidumui tarp plokščių.
7. Klausimas: Kaip nuosekliojoje kondensatoriaus grandinėje bendra talpa skiriasi nuo atskirų kondensatorių talpų?
Atsakymas: Nuosekliojoje konfigūracijoje atvirkštinė bendrosios talpos vertė (1/C_bendra) yra lygi atskirų talpų atvirkštinių verčių sumai. Tai reiškia, kad bendra talpa nuosekliojoje konfigūracijoje visada yra mažesnė už mažiausią nuosekliąją talpą.
8. Klausimas: Kaip apskaičiuojama lygiagrečiai sujungtų kondensatorių bendra talpa?
Atsakymas: Lygiagrečiai sujungtų kondensatorių bendra talpa yra atskirų talpų suma.
9. Klausimas: Kodėl kondensatorius blokuoja nuolatinę srovę (DC), bet praleidžia kintamąją srovę (AC)?
Atsakymas: Kondensatorius blokuoja nuolatinę srovę, nes jam visiškai įkrovus, srovė nebegali tekėti. Tačiau kintamosios srovės atveju įtampa nuolat kinta, todėl kondensatorius įsikrauna ir išsikrauna, leisdamas tekėti efektyviai srovei.
10. Klausimas: Kas nutinka kondensatoriaus įtampai, jei jis prijungiamas prie akumuliatoriaus ir atjungiamas prieš pilną įkrovimą?
Atsakymas: Kondensatorius išlaikys įtampą, kurią turėjo atjungimo metu, ir nebesikraus, nebent bus prijungtas prie maitinimo šaltinio.
