Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Ìjíròrò Capacitor
Pendahuluan
Kapasita jẹ́ ẹ̀rọ itanna kan tí ó ń kó agbára pamọ́ ní ìrísí pápá iná mànàmáná. Lílóye àwọn kapasita ṣe pàtàkì nínú ẹ̀rọ itanna, nítorí wọ́n ń lò wọ́n ní onírúurú ìlò, láti àwọn ẹ̀rọ àlẹ̀mọ́ sí ibi ìpamọ́ agbára. Nínú àpilẹ̀kọ yìí, a ó jíròrò onírúurú àpẹẹrẹ ìṣòro kapasita àti àwọn àlàyé wọn láti ràn ọ́ lọ́wọ́ láti lóye èrò náà dáadáa àti bí kapasita ṣe ń ṣiṣẹ́.
Ìpìlẹ̀ Ẹ̀kọ́ Àwọn Agbára
Kí a tó bẹ̀rẹ̀ sí í wo àwọn ìṣòro àpẹẹrẹ, ẹ jẹ́ kí a tún wo èrò ìpìlẹ̀ ti àwọn capacitors. Kapasito kan ní àwọn àwo oníná méjì tí a yà sọ́tọ̀ tí dielectric yà sọ́tọ̀. Nígbà tí kapasito bá so mọ́ orísun folti, a máa ń tọ́jú agbára iná mànàmáná sí orí àwọn àwo náà. Agbára, tàbí agbára kapasito láti tọ́jú agbára, ni a ń wọn ní farads (F).
Fọ́múlá ìpìlẹ̀ ti kapasito ni:
\[
Q = C \igba V
\]
Mo ṣe é:
– \( Q \) ni agbara ina ninu awọn coulombs (C)
– \(C \) ni agbara ninu awọn farads (F)
– \(V \) ni folti ni volt (V)
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Ṣíṣírò owó tí a fi ń ṣírò Capacitor
Ìbéèrè:
A so kapasita kan pẹlu agbara 4 µF pọ mọ orisun folti 12 V. Ṣe iṣiro agbara ina ti a fipamọ sinu kapasita naa.
Ìjíròrò:
Nípa lílo fọ́ọ̀mù ìpìlẹ̀ capacitor \( Q = C \times V \):
\[
Q = 4 \igba 10^{-6} F \igba 12 V = 48 \igba 10^{-6} C = 48 µC
\]
Nítorí náà, agbára tí a fi pamọ́ sínú capacitor jẹ́ 48 µC.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Ṣíṣírò Agbára Tí A Fi Pamọ́ Nínú Kapasito
Ìbéèrè:
A máa gba agbára kapasito 10 µF títí tí foliteji náà yóò fi dé 5 V. Agbára mélòó ni a fi pamọ́ sínú kapasito náà?
Ìjíròrò:
A le ṣe iṣiro agbara ti a fipamọ sinu kapasito nipa lilo agbekalẹ naa:
\[
E = \frac{1}{2} CV^2
\]
Mo ṣe é:
– \(E \) ni agbara ninu awọn joules (J)
– \(C \) ni agbara ninu awọn farads (F)
– \(V \) ni folti ni volt (V)
\[
E = \frac{1}{2} \igba 10 \igba 10^{-6} F \igba (5 V)^2 = \frac{1}{2} \igba 10 \igba 10^{-6} \igba 25 = 0.000125 J = 125 µJ
\]
Nítorí náà, agbára tí a fi pamọ́ nínú kapasito náà jẹ́ 125 µJ.
Àpẹẹrẹ 3: Sẹ́ẹ̀tì Kapasito
Ìbéèrè:
A so awọn kapasito meji, ọkọọkan pẹlu agbara ti 6 µF ati 8 µF, pọ ni lẹsẹsẹ. Ṣe iṣiro apapọ agbara ti Circuit naa.
Ìjíròrò:
Fún àwọn kapasítọ̀ tí a so pọ̀ ní ìsọ̀rí, a lè ṣírò gbogbo capacitance \( C_{total} \) nípa lílo fọ́múlá náà:
\[
\frac{1}{C_{total}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}
\]
\[
\frac{1}{C_{lapapọ}} = \frac{1}{6 \igba 10^{-6} F} + \frac{1}{8 \igba 10^{-6} F} = \frac{1}{6} + \frac{1}{8} = \frac{8 + 6}{48} = \frac{14}{48} = \frac{7}{24}
\]
\[
C_{lapapọ} = \frac{24}{7} \igba 10^{-6} F = 3.43 µF
\]
Nitorinaa, apapọ agbara ti awọn capacitors meji ti a sopọ ni jara jẹ 3.43 µF.
Àpẹẹrẹ 4: Ìrìn Àkójọpọ̀ Kapasito
Ìbéèrè:
Àwọn capacitors mẹ́ta tí wọ́n ní capacitances ti 2 µF, 4 µF, àti 6 µF ni a so pọ̀ ní ìfẹ̀sẹ̀tẹ̀. Ṣírò àpapọ̀ capacitance ti circuit náà.
Ìjíròrò:
Fún àwọn capacitors tí a ṣètò ní ìfẹ̀sẹ̀wọnsẹ̀, a lè ṣírò gbogbo capacitance \( C_{total} \) nípa fífi àwọn capacitance ti capacitor kọ̀ọ̀kan kún un:
\[
C_{lapapọ} = C_1 + C_2 + C_3
\]
\[
C_{lapapọ} = 2 \igba 10^{-6} F + 4 \igba 10^{-6} F + 6 \igba 10^{-6} F = 12 \ìgbà 10^{-6} F = 12 µF
\]
Nítorí náà, àpapọ̀ agbára àwọn capacitors mẹ́ta tí a so pọ̀ ní ìfẹ̀sẹ̀wọnsẹ̀ jẹ́ 12 µF.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 5: Agbára pẹ̀lú ohun èlò Dielectric
Ìbéèrè:
Kapasito kan ni agbara ibẹrẹ ti 5 µF. Ti a ba fi ohun elo dielectric pẹlu iduroṣinṣin dielectric (\(k \)) ti 3 sinu laarin awọn awo kapasito, kini agbara tuntun yoo jẹ?
Ìjíròrò:
A le ṣe iṣiro agbara ti kapasito pẹlu ohun elo dielectric nipa lilo agbekalẹ naa:
\[
C' = k \igba C
\]
Mo ṣe é:
– \( C' \) ni agbara tuntun
– \( k \) ni iduroṣinṣin dielectric
– \(C \) ni agbara ibẹrẹ
\[
C' = 3 \igba 5 \igba 10^{-6} F = 15 \ìgbà 10^{-6} F = 15 µF
\]
Nítorí náà, nígbà tí a bá fi ohun èlò dielectric pẹ̀lú dielectric constant ti 3 sínú rẹ̀, capacitance tuntun náà jẹ́ 15 µF.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 6: Àwọn Capacitors nínú Àwọn Circuit RC
Ìbéèrè:
Sẹ́ẹ̀tì RC kan ní resistor 10 kΩ àti capacitor 20 µF. Tí a bá lo foliteji sí ẹ̀rọ yìí, ìgbà wo ni capacitor náà yóò gbà láti gba agbára sí 63% nínú foliteji tó pọ̀ jùlọ rẹ̀?
Ìjíròrò:
Àkókò tí a nílò fún kapasítọ̀ láti gba agbára sí nǹkan bí 63% ti foliteji tó pọ̀ jùlọ rẹ̀ dọ́gba pẹ̀lú ìdúróṣinṣin àkókò kan \( \tau \) (tau), èyí tí a ṣírò nípasẹ̀ fọ́múlá:
\[
\tau = R \igba C
\]
Mo ṣe é:
– \( \tau \) jẹ́ àkókò tí ó dúró ṣinṣin
– \( R \) ni resistance ninu ohms (Ω)
– \(C \) ni agbara ninu awọn farads (F)
\[
\tau = 10 \igba 10^3 \ìgbà 20 \ìgbà 10^{-6} = 0.2 s
\]
Nitorinaa, akoko ti a beere fun kapasito lati gba agbara si 63% ti foliteji ti o pọju jẹ 0.2 awọn aaya.
Ipari
Jíjíròrò àwọn ìṣòro capacitor jẹ́ ìgbésẹ̀ pàtàkì nínú òye àwọn èrò ìpìlẹ̀ àti lílo àwọn capacitors nínú onírúurú àwọn circuits elekitironiki. Láti ṣírò agbára, agbára, àpapọ̀ capacitance nínú series àti parallel circuits, sí bí dielectrics ṣe ń ṣiṣẹ́ nínú capacitors, ìṣòro àpẹẹrẹ kọ̀ọ̀kan ń fúnni ní òye jíjinlẹ̀ nípa bí capacitors ṣe ń ṣiṣẹ́. Mo nírètí pé, àwọn ìṣòro àpẹẹrẹ wọ̀nyí yóò ràn ọ́ lọ́wọ́ láti kọ́ ẹ̀kọ́ àti láti lóye nípa capacitors.
