Ένας σπιτικός πυκνωτής

Θα χρειαστούμε ένα ρολό αλουμινόχαρτο, ένα ρολό αντικολλητικό χαρτί ψησίματος, ηλεκτρικό κολλητήρι, κράμα συγκόλλησης και δύο καλωδιάκια. Κόβουμε δυο κομμάτια Α και Β αλουμινόχαρτο και δυο κομμάτια Γ και Δ χαρτί, σε διαστάσεις 2m x 30cm. Τα τοποθετούμε το ένα πάνω στο άλλο με σειρά Γ-A-Δ-Β. Τα τυλίγουμε ρολό και με ένα κολλητήρι δημιουργούμε στα Α και Β δύο επαφές όπου συνδέουμε δύο καλωδιάκια. Φτιάχνουμε έτσι έναν πυκνωτή, όπως φαίνεται στο σχήμα.
Η διηλεκτρική σταθερά του χαρτιού είναι ε = 3,7 και το πάχος του l = 1mm. Η απόλυτη διηλεκτρική σταθερά του κενού είναι ε₀=8,86.10^-12C²/Nm²
α) Προσδιορίστε το ρόλο του κάθε τμήματος από τα Α,Β,Γ,Δ.
β) Κάποιος ισχυρίζεται ότι “όπως φαίνεται από τον τύπο” C = Q/V_AB, πρέπει να φορτίσουμε τον πυκνωτή με φορτίο Q για να αποκτήσει χωρητικότητα. Συμφωνείτε ή όχι με αυτό; Εξηγείστε.
γ) Υπολογίστε τη χωρητικότητα του πυκνωτή, που κατασκευάσατε.
δ) Αν πάρετε τον πυκνωτή στο εργαστήριο του σχολείου σας μπορείτε να τον συνδέσετε στο διπλανό κύκλωμα. H ηλεκτρική πηγή έχει στους πόλους τους διαφορά δυναμικού V_π = 9V.
Όταν ο μεταγωγικός διακόπτης δ βρίσκεται στη θέση 1, υπολογίστε το ηλεκτρικό φορτίο και την ηλεκτρική ενέργεια που αποθηκεύει ο πυκνωτής.
ε) Αν μεταφέρουμε ακαριαία το μεταγωγικό διακόπτη δ στη θέση 2, δεχόμαστε ότι όλη η ενέργεια του πυκνωτή μεταφέρεται στο λαμπάκι και μετατρέπεται σε ακτινοβολία. Θα δούμε φως;
Δίνεται ότι η εκφόρτιση διαρκεί χρονικό διάστημα  Δt = 0,01s και το led απαιτεί ισχύ 0,06W για να φωτοβολήσει.

Απάντηση

Απάντηση