William Moebs; Samuel J. Ling; Jeff Sanny

Pytania

8.1 Kondensatory i pojemność elektryczna

1.

Czy pojemność elektryczna urządzenia zależy od przyłożonego napięcia? Czy zależy od zgromadzonego ładunku?

2.

Co należy zrobić, aby zwiększyć pojemność elektryczną kondensatora płaskiego: zbliżyć czy oddalić jego okładki?

3.

Czy zdanie: dla kondensatora o nienaładowanych okładkach pojemność elektryczna wynosi zero, jest prawdziwe, czy fałszywe?

4.

Jeśli okładki kondensatora mają różne powierzchnie, to czy po podłączeniu do akumulatora zbiorą się na nich takie same ładunki?

5.

Czy pojemność elektryczna kondensatora sferycznego zależy od tego, która z okładek jest naładowana dodatnio, a która ujemnie?

8.2 Łączenie szeregowe i równoległe kondensatorów

6.

Chcesz zgromadzić w baterii kondensatorów dużą ilość ładunku. Czy powinieneś połączyć je szeregowo, czy równolegle? Wyjaśnij dlaczego.

7.

Jakie są maksymalna i minimalna pojemność, które można uzyskać po połączeniu trzech kondensatorów o pojemności $1 µF$ ?

8.3 Energia zgromadzona w kondensatorze

8.

Czy żeby zgromadzić jak największą energię w baterii kondensatorów, należy je połączyć szeregowo, czy równolegle? Wyjaśnij dlaczego.

8.4 Kondensator z dielektrykiem

9.

Omów, co by się stało, gdyby między okładki kondensatora wsunąć przewodzącą płytkę, a nie dielektryk.

10.

Omów, jak energia zgromadzona w naładowanym kondensatorze próżniowym zmienia się wraz z wsunięciem dielektryka, jeśli

kondensator jest izolowany i nie zmienia się zgromadzony na nim ładunek;
kondensator pozostaje podłączony do akumulatora i nie zmienia się różnica potencjałów między okładkami.

8.5 Mikroskopowy model dielektryka

11.

Wyjaśnij różnicę między względną przenikalnością elektryczną a wytrzymałością dielektryczną.

12.

Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem, ponieważ ma dużą względną przenikalność elektryczną. Wyjaśnij tę zależność.

13.

Woda ma dużą względną przenikalność elektryczną. Wyjaśnij, dlaczego mimo to nie jest wykorzystywana w kondensatorach jako dielektryk.

14.

Wyjaśnij, dlaczego w niejednorodnym polu elektrycznym na cząsteczki dielektryka działa niezerowa siła wypadkowa, a w polu jednorodnym nie.

15.

Wyjaśnij, dlaczego względna przenikalność elektryczna substancji składających się z cząsteczek będących trwałymi dipolami elektrycznymi maleje wraz ze wzrostem temperatury.

16.

Podaj powód, dla którego obecność dielektryka powoduje zwiększenie pojemności elektrycznej $C$ w stosunku do kondensatora z powietrzem pomiędzy okładkami. Dlaczego dielektryk pozwala na przyłożenie do kondensatora wyższego napięcia $U$ ?

17.

Wyjaśnij, w jaki sposób polarny charakter cząsteczek wody tłumaczy jej stosunkowo wysoką względną przenikalność elektryczną.

18.

Między okładkami kondensatora wypełnionego wilgotnym powietrzem iskry pojawiają się przy niższym napięciu niż wtedy, gdy powietrze jest suche. Omów, dlaczego tak się dzieje, biorąc pod uwagę polarny charakter cząsteczek wody.