Voorbeelden van vragen over condensatoren – serie- en parallelschakelingen

11 voorbeelden van problemen met condensatoren – serie- en parallelschakelingen

1. Tiga kapasitor geschakeld in serie-parallel zoals in de onderstaande afbeelding. Als C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, dan is de vervangingscapaciteit…
Discussie
Het is bekend dat:
Condensator C₁ = 2 μF
Condensator C₂ = 4 μF
Condensator C₃ = 4 μF
Gevraagd: Vervangingscapaciteit (C)
Antwoord :
Condensator C₂ Dan C₃ parallel geschakeld. De vervangingscapaciteit is:
C_P = C₂ + C₃ = 4 + 4 = 8 μF
Condensator C₁ Dan C_P in serie geschakeld. De vervangingscapaciteit is:
1/C = 1/C₁ + 1/C_P = 1/2 + 1/8 = 4/8 + 1/8 = 5/8
C = 8/5 μF

μF = microfarad (eenheid van elektrische capaciteit). 1 μF = 10^-6 Farad

2. Drie condensatoren zijn in serie en parallel geschakeld zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Als C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF en C₅ = 10 μF, dan is de vervangingscapaciteit…
Discussie
Het is bekend dat:
Condensator C₁ = 2 μF
Condensator C₂ = 4 μF
Condensator C₃ = 6 μF
Condensator C₄ = 5 μF
Condensator C₅ = 10 μF
Gevraagd: Vervangingscapaciteit (C)
Antwoord :

Condensator C₂ Dan C₃ parallel geschakeld. De vervangingscapaciteit is:

C_P = C₂ + C₃
C_P = 4 + 6
C_P = 10 μF

Condensator C₁, C_P, C₄ Dan C₅ in serie geschakeld. De vervangingscapaciteit is:

1/C = 1/C₁ + 1/C_P + 1/C₄ + 1/C₅
1/C = 1/2 + 1/10 + 1/5 + 1/10
1/C = 5/10 + 1/10 + 2/10 + 1/10
1/C = 9/10
C = 10/9 μF

3. C₁ = 3 μF, C₂ = 4 μF en C₃ = 3 μF. De drie condensatoren zijn in serie en parallel geschakeld. Bepaal de elektrische energie in het circuit!
Discussie
Het is bekend dat:
Condensator C₁ = 3 μF
Condensator C₂ = 4 μF
Condensator C₃ = 3 μF
Gevraagd: Vervangingscapaciteit (C)
Antwoord :

Condensator C₂ Dan C₃ parallel geschakeld. De vervangingscapaciteit is:

C_P = C₂ + C₃
C_P = 4 + 3
C_P = 7 μF

Condensator C₁ Dan C_P in serie geschakeld. De vervangingscapaciteit is:

1/C = 1/C₁ + 1/C_P
1/C = 1/3 + 1/7
1/C = 7/21 + 3/21
1/C = 10/21
C = 21/10
C = 2,1 μF
C = 2,1 x 10^-6 F

Elektrische energie in het circuit:

E = ½ CV²
E = ½ (2,1 x 10^-6)(12²)
E = ½ (2,1 x 10^-6) (144)
E = (2,1 x 10^-6) (72)
E = 151,2 x 10^-6 Joule
E = 1,5 x 10^-4 Joule

4. Kijk naar het schema van de condensatorschakeling aan de zijkant! De totale lading in de condensatorschakeling is… (1 μF = 10^-6 F)

A. 1,50 μC

B. 2,75 μC

C. 3,50 μC

D. 4,50 μC

E. 4,75 μC

Discussie

Het is bekend dat:

Condensator 1 (C₁) = 3 F

Condensator 2 (C₂) = 3 F

Condensator 3 (C₃) = 3 F

Condensator 4 (C₄) = 2 F

Condensator 5 (C₅) = 3 F

Spanning (V) = 3 Volt

Gevraagd: Totale lading op het condensatorcircuit (Q)

Antwoord :

Vervangende condensator

Condensator C₁, C₂ deen C₃ in serie geschakeld. Vervangende condensator:

1 / C₁₂₃ = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

C₁₂₃ = 3/3 = 1 F

Condensator C₁₂₃ Dan C₄ parallel geschakeld. Vervangende condensator:

C₁₂₃₄ = C₁₂₃ + C₄ = 1 + 2 = 3 F

Condensator C₁₂₃₄ Dan C₅ in serie geschakeld. Vervangende condensator:

1/C = 1/C₁₂₃₄ + 1/C₅ = 1/3 + 1/3 = 2/3

C = 3/2 F

C = 3/2 x 10^-6 F

Totale elektrische lading

Elektrische lading op de vervangende condensator = mtotale lading op een condensatorcircuit :

Q = VC = (3 Volt)(3/2 x 10^-6 Farad) = 9/2 x 10^-6 Coulomb

Q = 9/2 microCoulomb = 9/2 μC

Q = 4,5 μC

Het juiste antwoord is D.

5. Bekijk het condensatorschakelingdiagram aan de zijkant! Als de waarde van elke condensator C₁ = C₂ = 2 μF, C₃ = C₄ = 1 μF en C₅ = 4 μF, dan is de totale ladingswaarde in het circuit… (1 μF = 10^-6 F)

A. 1/7 μC

B. 2/7 μC

C. 4/7 μC

D. 6/7 μC

E. 1 μC

Discussie

Het is bekend dat:

Condensator 1 (C₁) = 2 F

Condensator 2 (C₂) = 2 F

Condensator 3 (C₃) = 1 F

Condensator 4 (C₄) = 1 F

Condensator 5 (C₅) = 4 F

Spanning (V) = 1,5 Volt

Gevraagd: Totale lading op het circuit (Q)

Antwoord :

Vervangende condensator

Condensator C₃ Dan C₄ parallel geschakeld. Vervangende condensator:

C₃₄ = C₃ + C₄ = 1 + 1 = 2 F

Condensator C₅, C₁, C₂ Dan C₃₄ in serie geschakeld. Vervangende condensator:

1/C = 1/C₅ + 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃₄

1/C = 1/4 + 1/2 + 1/2 + 1/2

1/C = 1/4 + 2/4 + 2/4 + 2/4

1/C = 7/4

C = 4/7 F

C = 4/7 x 10^-6 F

Totale elektrische lading

Elektrische lading op de vervangende condensator = mtotaal vermogen in het circuit :

Q = VC = (1,5 Volt)(4/7 x 10^-6 Farad) = 6/7 x 10^-6 Coulomb

Q = 6/7 microCoulomb

Q = 6/7 μC

Het juiste antwoord is D.

6. Beschouw het volgende condensatorcircuit! De totale lading in het circuit is…

Een 20 C

B. 40 C

C. 60 C

D. 80 C

E. 160 C

Discussie

Het is bekend dat:

Condensator 1 (C₁) = 3 F

Condensator 2 (C₂) = 3 F

Condensator 3 (C₃) = 4 F

Condensator 4 (C₄) = 4 F

Condensator 5 (C₅) = 8 F

Spanning (V) = 10 Volt

Gevraagd: Totale lading op het circuit (Q)

Antwoord :

Vervangende condensator

Condensator C₁ Dan C₂ parallel geschakeld. Vervangende condensator:

C₁₂ = C₁ + C₂ = 3 + 3 = 6 F

Condensator C₃ deen C₄ in serie geschakeld. Vervangende condensator:

1 / C₃₄ = 1/C₃ + 1/C₄ = 1/4 + 1/4 = 2/4

C₃₄ = 4/2 = 2 F

Kapasitor C₁₂condensator C₃₄ en condensatoren C₅ parallel geschakeld. Vervangende condensator:

C = C₁₂ + C₃₄ + C₅ = 6 + 2 + 8 = 16 μF = 16 x 10^-6 Farad

Totale elektrische lading

Elektrische lading op de vervangende condensator = mtotale lading op een condensatorcircuit :

Q = VC = (10 Volt)(16 x 10^-6 Farad) = 160 x 10^-6 Coulomb

Q= 160 microCoulomb = 160C

Het juiste antwoord is E.

7. Bekijk het condensatorschakelingsschema aan de zijkant! De hoeveelheid elektrische energie in het circuit is… (1 µF = 10^-6 F)

A. 65 x 10^-6 Joule
B. 52 x 10^-6 Joule
C. 39 x 10^-6 Joule
D. 26 x 10^-6 Joule
E. 13 x 10^-6 Joule

Discussie
Het is bekend :
Condensator 1 (C₁) = 3 µF
Condensator 2 (C₂) = 1 µF
Condensator 3 (C₃) = 2 µF
Condensator 4 (C₄) = 6 µF
Condensator 5 (C₅) = 4 µF
Elektrische spanning (V) = 5 volt
gevraagd : Elektrische energie in het circuit
Antwoorden :

Vervangingscondensator voor een serie-parallelle condensatorschakeling.
Condensatoren 2 en 3 zijn parallel geschakeld. Vervangende condensator:
C_A = C₂ + C₃ = 1 + 2 = 3 µF
Condensator 1, condensator A en condensator 4 zijn in serie geschakeld. Vervangende condensator:
1 / C_B = 1/C₁ + 1/C_A + 1/C₄ = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
C_B = 6/5 µF
Condensator B en condensator 5 zijn parallel geschakeld. Vervangende condensator:
C = C_B + C₅ = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5,2 µF
C = 5,2 x 10^-6 Farad
Elektrische energie in het circuit
E = ½ CV² = ½ (5,2 x 10^-6)(5²) = (2,6 x 10^-6) (25)
E = 65 x 10^-6 Joule
Het juiste antwoord is A.

8. Bekijk het volgende schema van een condensatorschakeling! De hoeveelheid elektrische energie in deze gecombineerde condensatorschakeling is… (1 µF = 10^-6 F)

A. 0,6 x 10^-3 Joule
B. 1,2 x 10^-3 Joule
C. 1,8 x 10^-3 Joule
D. 2,4 x 10^-3 Joule
E. 3,0 x 10^-3 Joule

Discussie
Het is bekend :
Condensator 1 (C₁) = 4 µF
Condensator 2 (C₂) = 6 µF
Condensator 3 (C₃) = 12 µF
Condensator 4 (C₄) = 2 µF
Condensator 5 (C₅) = 2 µF
Elektrische spanning (V) = 40 volt
gevraagd : Elektrische energie in het circuit
Antwoorden :
Vervangingscondensator voor een serie-parallelle condensatorschakeling.
Condensator 1, condensator 2 en condensator 3 zijn in serie geschakeld. Vervangende condensator:
1 / C_A = 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
Condensatoren 4 en 5 zijn in serie geschakeld. Vervangende condensator:
1 / C_B = 1/C₄ + 1/C₅ = 1/2 + 1/2 = 2/2
C_B = 2/2 = 1 µF
Condensator A en condensator B zijn parallel geschakeld. Vervangende condensator:
C = C_A + C_B = 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10^-6 Farad
Elektrische energie in het circuit
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 Joule
Het juiste antwoord is D.

9. Bekijk het volgende schema van een capaciteitsschakeling. De energie die in de bovenstaande elektrische schakeling is opgeslagen, is...
A. 576 Joule
B. 288 Joule
C. 144 Joule
D. 72 Joule
E. 48 Joule
Discussie
Het is bekend :
Condensator 1 (C₁) = 4 F
Condensator 2 (C₂) = 4 F
Condensator 3 (C₃) = 4 F
Condensator 4 (C₄) = 4 F
Condensator 5 (C₅) = 2 F
Elektrische spanning (V) = 12 volt
gevraagd : Elektrische energie in het circuit
Antwoorden :
Antwoorden :
Vervangingscondensator voor een serie-parallelle condensatorschakeling.
Condensator 1, condensator 2 en condensator 3 zijn parallel geschakeld. Vervangende condensator:
C_A = C₁ + C₂ + C₃ = 4 + 4 + 4 = 12 F
Condensatoren 4 en 5 zijn parallel geschakeld. Vervangende condensator:
C_B = C₄ + C₅ = 4 + 2 = 6 F
Condensator A en condensator B zijn in serie geschakeld. Vervangende condensator:
1/C = 1/C_A + 1/C_B = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 Farad
Elektrische energie in het circuit
E = ½ CV² = ½ (4)(12²) = (2)(144)
E = 288 Joule
Het juiste antwoord is B.

10. Bekijk het onderstaande circuit! De grootte van de lading op condensator C₅ is….

A. 36 Coulomb
B. 24 Coulomb
C. 12 Coulomb
D. 6 Coulomb
E. 4 Coulomb

Discussie
Het is bekend dat:
Condensator 1 (C₁) = 6 F
Condensator 2 (C₂) = 6 F
Condensator 3 (C₃) = 3 F
Condensator 4 (C₄) = 12 F
Condensator 5 (C₅) = 6 F
Spanning (V) = 12 Volt
Vraag: De lading op de condensator (C)₅)
Antwoord :

Kapasitor
Condensator C₂ en condensator C₃ in serie geschakeld. Vervangende condensator:
1 / C_A = 1/C₂ + 1/C₃ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6
C_A = 6/3 = 2 Farad
Condensator C₄ en condensator C₅ in serie geschakeld. Vervangende condensator:
1 / C_B = 1/C₄ + 1/C₅ = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C_B = 12/3 = 4 Farad

Condensator C_A en condensator C_B parallel geschakeld. Vervangende condensator:
C_C = C_A + C_B = 2 + 4 = 6 Farad
Condensator C₁ en condensator C_C in serie geschakeld:
1/C = 1/C₁ + 1/C_C = 1/6 F + 1/6 F = 2/6
C = 6/2 = 3 Farad

Elektrische lading
De elektrische lading op de vervangende condensator C:
q = VC = (12 Volt)(3 Farad) = 36 Coulomb
Condensator 1 en condensator CC zijn in serie geschakeld, zodat de elektrische lading op de vervangende condensator C gelijk is aan de elektrische lading op condensator C.₁ = elektrische lading op condensator C_C = 36 Coulomb.
Condensator C_C heeft een capaciteit van 6 Farad en een lading van 36 Coulomb. Het potentiaalverschil over condensator C_C is: V = q/C_C = 36 Coulomb / 6 Farad = 6 Volt
Condensator C_C is een vervangende condensator voor condensator C_A en condensator C_B die parallel geschakeld zijn. Daarom is het potentiaalverschil over condensator C._C (V_C) = potentiaalverschil over condensator C_A (V_A) = potentiaalverschil over condensator C_B (V_B) = 6 Volt.

Elektrische lading op condensator C_B :
q_B = V_B C_B = (6 Volt)(4 Farad) = 24 Coulomb
Een CB-condensator is een vervangende condensator voor een C-condensator.₄ Dan C₅ die in serie zijn geschakeld. Omdat ze in serie zijn geschakeld, is de elektrische lading op condensator C gelijk._B (q_B) = elektrische lading op condensator C₄ (q₄) = elektrische lading op condensator C₅ (q₅) = 24 Coulomb.
Het juiste antwoord is B.

11. Vijf identieke condensatoren van elk 20 µF zijn opgesteld zoals weergegeven in de figuur en aangesloten op een spanningsbron van 6 volt. De totale lading die op de condensatoren is opgeslagen, bedraagt ​​C.₅ is….

A. 12 µC
B. 24 µC
C. 60 µC
D. 120 µC
E. 600 µC

Discussie
Het is bekend dat:
Condensator C₁ = C₂ = C₃ = C₄ = C₅ = 20 µF
Potentiaalverschil (V) = 6 Volt
Vraag: Totale lading opgeslagen in condensator C5
Antwoord :
Kapasitor
Condensator C₁ en condensator C₂ in serie geschakeld. Vervangende condensator:
1 / C_A = 1/C₁ + 1/C₂ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C_A = 20/2 = 10 µF
Condensator C₃ en condensator C₄ in serie geschakeld. Vervangende condensator:
1 / C_B = 1/C₃ + 1/C₄ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C_B = 20/2 = 10 µF
Condensator C_A en condensator C_B parallel geschakeld. Vervangende condensator:
C_C = C_A + C_B = 10 + 10 = 20 µF
Condensator C_C en condensator C₅ in serie geschakeld:
1/C = 1/C_C + 1/C₅ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C = 20/2 = 10 µF

Elektrische lading
De elektrische lading op de vervangende condensator C:
q = VC = (6 Volt)(10 x 10^-6 Farad) = 60 x 10^-6 Coulomb = 60 µC
Condensator C_C en condensator 5 is in serie geschakeld zodat de elektrische lading op de vervangende condensator C gelijk is aan de elektrische lading op condensator C._C = elektrische lading op condensator C₅ = 60 µC.
Het juiste antwoord is C.

Bron van de vraag:

Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.