گاما رو نصب کن!

{{ number }}
اعلان ها
اعلان جدیدی وجود ندارد!
کاربر جدید

جستجو

پربازدیدها: #{{ tag.title }}

میتونی لایو بذاری!
  فرم معتبر نیست.

اختلاف پتانسیل بین دو صفحهٔ خازن را 1/5 برابر می‌کنیم در نتیجه $20\mu C$ بر بار ذخیره‌شده در آن اضافه می‌شود و انرژی آن نیز $200\mu J$ افزایش می‌یابد. ظرفیت خازن چند میکروفاراد است؟

1 ) 

5

2 ) 

10

3 ) 

15

4 ) 

20

پاسخ تشریحی :
نمایش پاسخ

گام اول: طبق رابطهٔ $U = \frac{1}{2}C{V^2}$، نسبت انرژی خازن بعد از تغییرات به انرژی آن قبل از تغییرات را به دست می‌آوریم. سپس با استفاده از تغییر انرژی خازن، انرژی اولیهٔ خازن را به دست می‌آوریم. (توجه کنید که با تغییر ولتاژ خازن، ظرفیت خازن تغییر نمی‌کند.)

$\frac{{{U_2}}}{{{U_1}}} = {(\frac{{{V_2}}}{{{V_1}}})^2} = {(\frac{{1/5{V_1}}}{{{V_1}}})^2} \Rightarrow \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}} = \frac{9}{4}$

${U_2} = {U_1} + 200\mu J \to \frac{{{U_1} + 200}}{{{U_1}}} = \frac{9}{4}$

$ \Rightarrow 4{U_1} + 800 = 9{U_1} \Rightarrow {U_1} = 160\mu J$

گام دوم: طبق رابطهٔ $Q = CV$، نسبت بار خازن پس از تغییر به بار آن قبل از تغییر را به دست می‌آوریم. سپس با استفاده از تغییر بار خازن، بار اولیهٔ خازن را به دست می‌آوریم:

$\frac{{{Q_2}}}{{{Q_1}}} = \frac{{{V_2}}}{{{V_1}}} = 1/5 \to {Q_2} = {Q_1} + 20\mu C \to \frac{{{Q_1} + 20}}{{{Q_1}}} = 1/5$

$ \Rightarrow {Q_1} + 20 = 1/5{Q_1} \Rightarrow {Q_1} = 40\mu C$

گام سوم: حالا با استفاده از رابطهٔ $U = \frac{{{Q^2}}}{{2C}}$، ظرفیت خازن را به دست می‌آوریم:

${U_1} = \frac{{Q_1^2}}{{2C}} \Rightarrow 160 = \frac{{{{(40)}^2}}}{{2C}} \Rightarrow C = 5\mu F$

توجه کنید: در رابطهٔ $U = \frac{{{Q^2}}}{{2C}}$، با جای‌گذاری بار برحسب میکروکولن و انرژی برحسب میکروژول، ظرفیت برحسب میکروفاراد به دست می‌آید.

تحلیل ویدئویی تست