Enerġija elettrika f'ċirkwiti ta' capacitors – problemi u soluzzjonijiet

Enerġija elettrika f'ċirkwiti ta' capacitors – problemi u soluzzjonijiet

1. Iddetermina l- enerġija elettrika fiċ-ċirkwit muri fil-figura t'hawn taħt (1 µF = 10 -6 F)

Magħruf:

Kapaċitatur 1 (Ċ1) = 3 µF Enerġija elettrika f'ċirkwiti ta' kapaċitaturi – problemi u soluzzjonijiet 1

Kondensatur 2 (C2 ) = 1 µF

Kondensatur 3 (C3 ) = 2 µF

Kondensatur 4 (C4 ) = 6 µF

Kondensatur 5 (C5 ) = 4 µF

Vultaġġ elettriku (V) = 5 volt

Meħtieġa: Enerġija elettrika fiċ-ċirkwiti

Soluzzjoni:

Il-kapaċitatur ekwivalenti:

Il-kapaċitatur 2 u l-kapaċitatur 3 huma konnessi b'mod parallel . Il-kapaċitatur ekwivalenti:

C A = C 2 + C 3 = 1 + 2 = 3 µF

Il-kapaċitatur 1, il-kapaċitatur A u l-kapaċitatur 4 huma konnessi f'serje . Il-kapaċitatur ekwivalenti:

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

Il-kapaċitatur B u l-kapaċitatur 5 huma konnessi b'mod parallel. Il-kapaċitatur ekwivalenti:

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

Ċ = 5.2 x 10-6 Farad

Enerġija elettrika fiċ-ċirkwit:

E = ½ CV² = ½ (5.2 x 10⁻⁶ )(5² ) = (2.6 x 10⁻⁶ )(25)

E = 65 x 10-6 Joule

2. Iddetermina l- enerġija elettrika fiċ-ċirkwiti tal-kapaċitaturi murija fil-figura hawn taħt (1 µF = 10 -6 F)

Magħruf:

Kondensatur 1 (Ċ1) = 4 µF Enerġija elettrika f'ċirkwiti ta' kapaċitaturi – problemi u soluzzjonijiet 2

Kondensatur 2 (C2 ) = 6 µF

Kondensatur 3 (C3 ) = 12 µF

Kondensatur 4 (C4 ) = 2 µF

Kondensatur 5 (C5 ) = 2 µF

Vultaġġ elettriku (V) = 40 volt

Meħtieġa: Enerġija elettrika fiċ-ċirkwiti

Soluzzjoni:

Il-kapaċitatur ekwivalenti:

Il-kapaċitatur 1, il-kapaċitatur 2 u l-kapaċitatur 3 huma konnessi f'serje. Il-kapaċitatur ekwivalenti:

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

ĊA = 12/6 = 2 µF

Il-kapaċitatur 4 u l-kapaċitatur 5 huma konnessi f'serje. Il-kapaċitatur ekwivalenti:

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

Ċ B = 2/2 = 1 µF

Kondensatur A u kondensatur B b'mod parallel. Il-kondensatur ekwivalenti:

Ċ = C A + C B = 2 + 1 = 3 µF

Ċ = 3 x 10-6 Farad

Enerġija elettrika fiċ-ċirkwiti:

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 Joules

3. Iddetermina l- enerġija maħżuna fiċ-ċirkwit elettriku muri fil-figura t'hawn taħt.

Magħruf:

Kondensatur 1 (Ċ1) = 4 F Enerġija elettrika f'ċirkwiti ta' kapaċitaturi – problemi u soluzzjonijiet 3

Kondensatur 2 (C2 ) = 4 F

Kondensatur 3 (C3 ) = 4 F

Kondensatur 4 (C4 ) = 4 F

Kondensatur 5 (C5 ) = 2 F

Vultaġġ elettriku (V) = 12 volt

Meħtieġa: Enerġija elettrika fiċ-ċirkwiti

Soluzzjoni:

Il-kapaċitatur ekwivalenti:

Il-kapaċitatur 1, il-kapaċitatur 2 u l-kapaċitatur 3 huma konnessi b'mod parallel. Il-kapaċitatur ekwivalenti:

C A = C 1 + C 2 + C 3 = 4 + 4 + 4 = 12 F

Il-kapaċitatur 4 u l-kapaċitatur 5 huma konnessi b'mod parallel. Il-kapaċitatur ekwivalenti:

ĊB = Ċ4 + Ċ5 = 4 + 2 = 6 F

Il-kapaċitatur A u l-kapaċitatur B huma konnessi f'serje. Il-kapaċitatur ekwivalenti:

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

Ċ = 12/3 = 4 Farad

Enerġija elettrika fiċ-ċirkwiti:

E = ½ CV 2 = ½ (4)(12 2 ) = (2)(144)

E = 288 Joule

1. Mistoqsija: Kif tinħażen l-enerġija f'kapaċitatur?

Tweġiba: L-enerġija f'kapaċitatur tinħażen fil-kamp elettriku bejn il-pjanċi tiegħu. Meta jiġi applikat vultaġġ fuq kapaċitatur, ċirjiet pożittivi jakkumulaw fuq pjanċa waħda u ċirjiet negattivi fuq il-pjanċa opposta, u joħolqu kamp elettriku.

2. Mistoqsija: X'inhi l-formula għall-enerġija maħżuna f'kapaċitatur?

Tweġiba: L-enerġija (U) maħżuna f'kapaċitatur hija mogħtija minn �=12��2 fejn C hija l-kapaċitanza u V huwa l-vultaġġ fuq il-kapaċitatur.

3. Mistoqsija: X'jiġri mill-enerġija maħżuna f'kapaċitatur meta l-vultaġġ jirdoppja?

Tweġiba: Peress li l-enerġija hija proporzjonali għall-kwadru tal-vultaġġ (V^2), meta l-vultaġġ jiġi rduppjat, l-enerġija tiżdied b'fattur ta' erbgħa.

4. Mistoqsija: Għaliex kapaċitatur iċċarġjat jista' jkun perikoluż anke jekk ikun skonnettjat mis-sors tal-vultaġġ tiegħu?

Tweġiba: Kondensatur iċċarġjat jista' jżomm l-enerġija maħżuna tiegħu anke meta jkun skonnettjat mis-sors tal-vultaġġ tiegħu. Jekk konduttur (jew persuna) jiġi f'kuntatt mat-terminals, l-enerġija maħżuna tista' tiġi rilaxxata malajr, u potenzjalment tikkawża ħsara jew ħsara.

5. Mistoqsija: Kif tinbidel l-enerġija maħżuna f'kapaċitatur jekk il-kapaċitanza titnaqqas bin-nofs filwaqt li l-vultaġġ jinżamm kostanti?

Tweġiba: Jekk il-kapaċitanza titnaqqas bin-nofs u l-vultaġġ jibqa' kostanti, l-enerġija maħżuna titnaqqas ukoll bin-nofs, billi l-enerġija hija direttament proporzjonali għall-kapaċitanza.

6. Mistoqsija: X'rwol għandu l-materjal dielettriku f'kapaċitatur?

Tweġiba: Il-materjal dielettriku jżid il-kapaċitanza tal-kapaċitatur billi jnaqqas il-kamp elettriku effettiv bejn il-pjanċi u jipprevjeni wkoll il-konduzzjoni taċ-ċarġ bejn il-pjanċi.

7. Mistoqsija: F'ċirkwit ta' kapaċitatur f'serje, kif titqabbel il-kapaċitanza totali mal-kapaċitanzi individwali?

Tweġiba: F'arranġament ta' serje, l-invers tal-kapaċitanza totali (1/C_total) huwa s-somma tal-inversi tal-kapaċitanzi individwali. Dan ifisser li l-kapaċitanza totali f'konfigurazzjoni ta' serje hija dejjem inqas mill-iżgħar kapaċitanza fis-serje.

8. Mistoqsija: Kif tiġi kkalkulata l-kapaċitanza totali għal capacitors imqabbda b'mod parallel?

Tweġiba: Għal capacitors f'parallel, il-kapaċitanza totali hija s-somma tal-kapaċitanzi individwali.

9. Mistoqsija: Għaliex capacitor jimblokka l-kurrent dirett (DC) iżda jippermetti li l-kurrent alternanti (AC) jgħaddi minnu?

Tweġiba: Kapaċitatur jimblokka d-DC għaliex ladarba jkun iċċarġjat kompletament, l-ebda kurrent ieħor ma jista' jiċċirkola. Madankollu, bl-AC, il-vultaġġ jinbidel kontinwament, u dan iwassal biex il-kapaċitatur jiċċarġja u jiskarika, u b'hekk jippermetti li jiċċirkola kurrent effettiv.

10. Mistoqsija: X'jiġri mill-vultaġġ ta' capacitor jekk ikun imqabbad ma' batterija u mbagħad skonnettjat qabel ma jilħaq iċċarġjar sħiħ?

Tweġiba: Il-kapaċitatur iżomm il-vultaġġ li kellu fil-mument tad-diskonnessjoni u mhux se jiċċarġja aktar sakemm ma jiġix imqabbad lura ma' sors ta' enerġija.