ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Elektrostatykaklasa 3 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/3/fizyka/kondensator-magazyn-energii-pola/

Fizyka · Elektrostatyka · kl. 3

Kondensator – magazyn energii pola

Kondensator to dwa przewodniki rozdzielone izolatorem: gromadzi ładunek i energię, a potem może ją szybko oddać – np. błyskiem diody.

ok. 3 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Co to jest kondensator

  • Kondensator to układ dwóch przewodników (okładek) rozdzielonych izolatorem (dielektrykiem) lub próżnią. Naładowane okładki mają ładunki o równych wartościach i przeciwnych znakach: +Q i −⁠Q.
  • Najprostszy jest kondensator płaski: dwie równoległe płytki. Pole między nimi jest praktycznie jednorodne (równoległe, jednakowo gęste linie), a na zewnątrz prawie zerowe.
Zapamiętaj

Kondensator magazynuje energię pola elektrycznego i oddaje ją podczas rozładowania.

2Ładowanie i rozładowanie

I+−bateriaCładowanie+−Idioda LEDrozładowanie+−
Ładowanie kondensatora z baterii i rozładowanie przez diodę LED
  • Przy ładowaniu źródło przenosi elektrony z jednej okładki na drugą: jedna ładuje się ujemnie, druga (z niedoborem elektronów) dodatnio. Prąd płynie, dopóki napięcie kondensatora nie zrówna się z napięciem źródła.
  • Przy rozładowaniu prąd płynie przez odbiornik od okładki „+” do okładki „−⁠”. Prąd jest największy na początku i szybko maleje, bo maleje napięcie między okładkami.
  • Kondensatory są w lampach błyskowych, zasilaczach i defibrylatorach. Duży kondensator może pozostać naładowany po wyłączeniu urządzenia, dlatego nie otwieraj zasilaczy.
Sprawdź, czy rozumiesz

W czasie rozładowania kondensatora natężenie prądu

3Doświadczenie: rozładowanie kondensatora

  • Naładuj kondensator (np. 1000 µF) z baterii 4,5 V, odłącz baterię i dołącz diodę LED w kierunku przewodzenia albo mały silniczek.
  • Dioda krótko błyśnie, a silniczek obróci się na moment: energia pola elektrycznego zamieniła się na energię światła lub energię kinetyczną (a część na ciepło).
Uwaga na błąd

„Kondensator wytwarza energię”

On ją tylko przechowuje: oddaje co najwyżej tyle, ile wcześniej dostarczyło źródło.

4Dodatkowo: pojemność

  • Pojemności nie ma w wymaganiach podstawy programowej od 2024 r., ale znajdziesz ją w wielu podręcznikach.
  • Oznaczenia: C — pojemność [F, farad = C/V]; Q — ładunek jednej okładki [C]; U — napięcie między okładkami [V]; E — energia zgromadzona w kondensatorze [J].
  • Wzory: C = Q przez U, E = 1 przez 2 · C · U2.
  • Przykład: C = 100 µF = 1,0·10−⁠4 F, U = 5,0 V. Q = C · U = 1,0·10−⁠4 F · 5,0 V = 5,0·10−⁠4 C = 500 µC; E = 1 przez 2 · 1,0·10−⁠4 F · (5,0 V)2 = 1,25·10−⁠3 J ≈ 1,3 mJ.
Sprawdź, czy rozumiesz

Naładowany kondensator rozładowano przez mały silniczek, który obrócił się na chwilę. Jaka przemiana energii zaszła?

✎Ściąga: Kondensator – magazyn energii pola

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Kondensator magazynuje energię pola elektrycznego i oddaje ją podczas rozładowania.
  • Kondensator to układ dwóch przewodników (okładek) rozdzielonych izolatorem (dielektrykiem) lub próżnią. Naładowane okładki mają ładunki o równych wartościach i przeciwnych znakach: +Q i −⁠Q.
  • Oznaczenia: C — pojemność [F, farad = C/V]; Q — ładunek jednej okładki [C]; U — napięcie między okładkami [V]; E — energia zgromadzona w kondensatorze [J].

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Kondensator służy do

    1. Awytwarzania energii elektrycznej
    2. Bzwiększania napięcia baterii
    3. Czamiany prądu przemiennego na stały
    4. Dmagazynowania energii pola elektrycznego
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: magazynowania energii pola elektrycznego – Kondensator gromadzi ładunek i energię pola dostarczone przez źródło; sam energii nie wytwarza.

  2. Z czego składa się kondensator?

    1. AZ dwóch izolatorów
    2. BZ jednego przewodnika
    3. CZ przewodnika i magnesu
    4. DZ dwóch przewodników rozdzielonych izolatorem
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Z dwóch przewodników rozdzielonych izolatorem – Okładki są przewodnikami, a przerwa między nimi – izolatorem lub próżnią.

  3. Jakie ładunki mają okładki naładowanego kondensatora?

    1. A+Q i +Q
    2. B+Q i −⁠Q
    3. C+Q i −⁠2Q
    4. D+Q i 0
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: +Q i −⁠Q – Źródło przenosi elektrony z jednej okładki na drugą, więc ładunki są równe co do wartości i przeciwnych znaków.

  4. Jakie jest pole między okładkami kondensatora płaskiego?

    1. AZerowe
    2. BJednorodne
    3. CNajsilniejsze w środku, słabsze przy okładkach
    4. DPromieniste jak wokół ładunku punktowego
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Jednorodne – Linie pola są równoległe i jednakowo gęste, więc pole jest jednorodne.

  5. Co obserwujesz, rozładowując naładowany kondensator przez diodę LED włączoną w kierunku przewodzenia?

    1. ADioda nie zaświeci w żadnym kierunku włączenia
    2. BDioda świeci coraz jaśniej
    3. CDioda świeci stale z jednakową jasnością
    4. DKrótki błysk diody
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Krótki błysk diody – Zgromadzona energia zostaje oddana w krótkim, szybko słabnącym impulsie prądu.

  6. Kiedy kończy się ładowanie kondensatora ze źródła?

    1. ANigdy, prąd płynie cały czas
    2. BGdy napięcie na kondensatorze zrówna się z napięciem źródła
    3. CPo dokładnie jednej sekundzie
    4. DGdy kondensator się nagrzeje
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Gdy napięcie na kondensatorze zrówna się z napięciem źródła – Wtedy nie ma różnicy napięć, która napędzałaby prąd w obwodzie.

  7. W czasie rozładowania kondensatora natężenie prądu

    1. Ajest stałe
    2. Bjest cały czas zerowe
    3. Cjest największe na początku i szybko maleje
    4. Drośnie od zera do maksimum
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: jest największe na początku i szybko maleje – Na początku napięcie między okładkami jest największe, więc prąd też; potem oba maleją.

  8. Naładowany kondensator rozładowano przez mały silniczek, który obrócił się na chwilę. Jaka przemiana energii zaszła?

    1. ACiepło → energia pola elektrycznego
    2. BEnergia kinetyczna → energia pola elektrycznego
    3. CEnergia chemiczna → energia pola elektrycznego
    4. DEnergia pola elektrycznego → energia kinetyczna (i ciepło)
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Energia pola elektrycznego → energia kinetyczna (i ciepło) – Kondensator oddaje energię zgromadzoną w polu elektrycznym, a silniczek zamienia ją głównie na ruch.

Cały dział „Elektrostatyka”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Rozwiąż quiz · 8 pytańFiszki · 9🔊 Posłuchaj notatki

Więcej: Fizyka, klasa 3

Ładunek elektryczny i pole elektrycznePrawo CoulombaNatężenie pola elektrycznegoEnergia potencjalna, potencjał i napięciePrzewodnik w polu i kondensator płaskiNatężenie, napięcie i prawo OhmaOpór przewodnika i charakterystyki I(U)I prawo Kirchhoffa i napięcia ogniwOpór zastępczy i II prawo KirchhoffaSEM i opór wewnętrzny ogniwaMoc, energia i dane znamionoweCiepło Joule’a–LenzaDioda i instalacja domowaMagnesy i linie pola magnetycznegoIndukcja magnetycznaSiła magnetyczna na ładunek i przewodnik z prądemSiła Lorentza i siła elektrodynamicznaTor cząstki, silnik i przewody równoległeFerromagnetyki i pole magnetyczne ZiemiIndukcja elektromagnetyczna i prądnicaStrumień, SEM indukcji i reguła LenzaPrąd przemiennyWartości skuteczne napięcia i natężeniaTransformator i przesył energiiFale elektromagnetyczne i widmoNatężenie faliDyfrakcja i interferencja na szczelinachSiatka dyfrakcyjnaEfekt Dopplera – wzórZałamanie światła i kąt granicznySoczewki cienkie i obrazyPolaryzacja, prawo Malusa i laserFoton, widma i poziomy energii atomuZjawisko fotoelektryczne i jonizacjaIzotopy i promieniowanie jądroweCzas połowicznego rozpaduDeficyt masy i energia wiązaniaRozszczepienie, synteza i energia gwiazdPromieniowanie jonizujące a organizmFizyka współczesna – treści fakultatywneDoświadczenia z klasy III i opis wynikuDoświadczenia R, model i uzasadnienieRuch harmoniczny – wychylenie, prędkość, przyspieszenieSprężyna, wahadło, energia i rezonansBilans cieplny i przemiany fazoweGaz doskonały – równanie Clapeyrona i przemianyModel kinetyczny gazu i ciepło moloweSilniki cieplne i II zasada termodynamiki