Elektrická energia v kondenzátorových obvodoch – problémy a riešenia
1. Určte elektrickú energiu v obvode znázornenom na obrázku nižšie (1 µF = 10⁻⁶ F )
Známe:
Kondenzátor 1 (C1) = 3 µF 
Kondenzátor 2 (C2 ) = 1 µF
Kondenzátor 3 (C3 ) = 2 µF
Kondenzátor 4 (C4 ) = 6 µF
Kondenzátor 5 (C5 ) = 4 µF
Elektrické napätie (V) = 5 voltov
Hľadaný: Elektrická energia v obvodoch
riešenie:
Ekvivalentný kondenzátor:
Kondenzátor 2 a kondenzátor 3 sú zapojené paralelneEkvivalentný kondenzátor:
CA = C2 + C3 = 1 + 2 = 3 µF
Kondenzátor 1, kondenzátor A a kondenzátor 4 sú zapojené sériovoEkvivalentný kondenzátor:
1/CB = 1/C1 + 1/CA + 1/C4 = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
CB = 6/5 µF
Kondenzátor B a kondenzátor 5 sú zapojené paralelne. Ekvivalentný kondenzátor:
C = CB + C5 = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5.2 µF
C = 5.2 x 10-6 elektromagnetická jednotka
Elektrická energia v obvode:
E = ½ životopisu2 = ½ (5.2 x 10-6)(52) = (2.6 x 10-6)(25)
E = 65 x 10⁻⁴ Joulov
2. Určite elektrická energia v kondenzátorových obvodoch znázornené na obrázku nižšie (1 µF = 10-6 F)
Známe:
Kondenzátor 1 (C1) = 4 µF 
Kondenzátor 2 (C2 ) = 6 µF
Kondenzátor 3 (C3 ) = 12 µF
Kondenzátor 4 (C4 ) = 2 µF
Kondenzátor 5 (C5 ) = 2 µF
Elektrické napätie (V) = 40 voltov
Hľadaný: Elektrická energia v obvodoch
riešenie:
Ekvivalentný kondenzátor:
Kondenzátor 1, kondenzátor 2 a kondenzátor 3 sú zapojené sériovo. Ekvivalentný kondenzátor:
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
Kondenzátor 4 a kondenzátor 5 sú zapojené sériovo. Ekvivalentný kondenzátor:
1/CB = 1/C4 + 1/C5 = 1/2 + 1/2 = 2/2
CB = 2/2 = 1 µF
Kondenzátor A a kondenzátor B zapojené paralelne. Ekvivalentný kondenzátor:
C = CA + CB = 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10-6 elektromagnetická jednotka
Elektrická energia v obvodoch:
E = ½ životopisu2 = ½ (3 x 10-6)(402) = (1.5 x 10-6)(1600)
E = 2400 x 10-6 = 2.4 x 10-3 joule
3. Určte tEnergia uložená v elektrickom obvode je znázornená na obrázku nižšiew.
Známe:
Kondenzátor 1 (C1) = 4 F 
Kondenzátor 2 (C2) = 4 F
Kondenzátor 3 (C3) = 4 F
Kondenzátor 4 (C4) = 4 F
Kondenzátor 5 (C5) = 2 F
Elektrické napätie (V) = 12 voltov
Hľadaný: Elektrická energia v obvodoch
riešenie:
Ekvivalentný kondenzátor:
Kondenzátor 1, kondenzátor 2 a kondenzátor 3 sú zapojené paralelne. Ekvivalentný kondenzátor:
CA = C1 + C2 + C3 = 4 + 4 + 4 = 12 F
Kondenzátor 4 a kondenzátor 5 sú zapojené paralelne. Ekvivalentný kondenzátor:
CB = C4 + C5 = 4 + 2 = 6 F
Kondenzátor A a kondenzátor B sú zapojené sériovo. Ekvivalentný kondenzátor:
1/C = 1/CA + 1/CB = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 Farady
Elektrická energia v obvodoch:
E = ½ životopisu2 = ½ (4)(122) = (2)(144)
E = 288 Joulov
1. Otázka: Ako sa ukladá energia v kondenzátore?
Odpoveď: Energia v kondenzátore je uložená v elektrickom poli medzi jeho doskami. Keď je na kondenzátor privedené napätie, kladné náboje sa hromadia na jednej doske a záporné náboje na opačnej doske, čím sa vytvára elektrické pole.
2. Otázka: Aký je vzorec pre energiu uloženú v kondenzátore?
Odpoveď: Energia (U) uložená v kondenzátore je daná vzťahom �=12��2 kde C je kapacita a V je napätie na kondenzátore.
3. Otázka: Čo sa stane s energiou uloženou v kondenzátore, keď sa napätie zdvojnásobí?
Odpoveď: Keďže energia je úmerná druhej mocnine napätia (V^2), keď sa napätie zdvojnásobí, energia sa zvýši štvornásobne.
4. Otázka: Prečo môže byť nabitý kondenzátor nebezpečný, aj keď je odpojený od zdroja napätia?
Odpoveď: Nabitý kondenzátor si dokáže udržať svoju uloženú energiu aj po odpojení od zdroja napätia. Ak sa vodič (alebo osoba) dostane do kontaktu s jeho svorkami, uložená energia sa môže rýchlo uvoľniť, čo môže spôsobiť ujmu na zdraví alebo škodu.
5. Otázka: Ako sa zmení energia uložená v kondenzátore, ak sa kapacita zníži na polovicu pri konštantnom napätí?
Odpoveď: Ak sa kapacita zníži na polovicu a napätie zostane konštantné, uložená energia sa tiež zníži na polovicu, pretože energia je priamo úmerná kapacite.
6. Otázka: Akú úlohu hrá dielektrický materiál v kondenzátore?
Odpoveď: Dielektrický materiál zvyšuje kapacitu kondenzátora znížením efektívneho elektrického poľa medzi doskami a tiež zabraňuje vedeniu náboja medzi doskami.
7. Otázka: V sériovom kondenzátorovom obvode, ako sa porovnáva celková kapacita s jednotlivými kapacitami?
Odpoveď: V sériovom zapojení je inverzná hodnota celkovej kapacity (1/C_total) súčtom inverzných hodnôt jednotlivých kapacít. To znamená, že celková kapacita v sériovom zapojení je vždy menšia ako najmenšia kapacita v sérii.
8. Otázka: Ako sa vypočíta celková kapacita paralelne zapojených kondenzátorov?
Odpoveď: Pre paralelne zapojené kondenzátory je celková kapacita súčtom jednotlivých kapacít.
9. Otázka: Prečo kondenzátor blokuje jednosmerný prúd (DC), ale prepúšťa striedavý prúd (AC)?
Odpoveď: Kondenzátor blokuje jednosmerný prúd, pretože po úplnom nabití už nemôže tiecť žiadny ďalší prúd. Pri striedavom prúde sa však napätie neustále mení, čo spôsobuje nabíjanie a vybíjanie kondenzátora, čo umožňuje tok efektívneho prúdu.
10. Otázka: Čo sa stane s napätím kondenzátora, ak je pripojený k batérii a potom odpojený pred dosiahnutím úplného nabitia?
Odpoveď: Kondenzátor si udrží napätie, ktoré mal v momente odpojenia, a nebude sa ďalej nabíjať, pokiaľ sa opäť nepripojí k zdroju napájania.
