10 évf fizika feladatai és megoldásai

7. lecke Kapacitás, kondenzátorok
1. Hogyan változik a lemezek közti térerősség és feszültség, valamint a kondenzátor
kapacitása, töltése és energiája az elektromos haranggal végzett kísérlet során?
Megoldás:
Az egyszer feltöltött kondenzátor lemezei között pattogó golyó a lemezek között töltést szállít
mindaddig, amíg a lemezek töltése ki nem egyenlítődik; a kondenzátor töltése tehát csökken.
A kapacitás a kondenzátor geometriai méreteitől függ; ez nem változik.
Mivel a töltés csökken, miközben a kapacitás állandó a kondenzátor feszültsége és energiája
is csökken.
2. Mekkora töltés tölti fel a 20 F kapacitású kondenzátort 12V feszültségre?
Megoldás:
C 12 F
U=12V
Q=?
4
Q = C U = 20 F 12V 2,4 10 C
3. Két párhuzamos fémlemez töltése +Q és –Q. Kezdeti, közel nulla távolságukat a két lemez
távolításával növeljük. A lemezek mozgatásához le kell győznünk a két lemez közti
vonzóerőt, munkát kell végeznünk. Mire fordítódik ez a munka?
Megoldás:
A lemezek között homogén elektromos mező épül fel. A lemezek közti vonzóerő a lemezek
távolítása közben állandó. (Nem csökken!) A vonzóerő és a lemezek elmozdulásának
szorzata megadja a végzett munkát. A lemezek távolodásakor egyre nagyobb méretű és ezért
egyre nagyobb energiájú az elektromos mező. Erre fordítódik a végzett munka.
Emelt szintű feladatok:
4. Mekkora a kapacitása két, egymástól 1 mm-re levő, 1
kondenzátornak?
Megoldás:
2
A
12 As 1m
C=ε0
8,85 10 8,85nF
d
3
Vm 10 m
2
m felületű párhuzamos lemez által alkotott
18