Πυκνωτής και διηλεκτρικό.

.

Επίπεδος πυκνωτής έχει χωρητικότητα C₀, είναι φορτισμένος με φορτίο Q και έχει αποσυνδεθεί από την πηγή που τον φόρτισε. Τοποθετούμε στο εσωτερικό του διηλεκτρικό, διηλεκτρικής σταθεράς ε = 5. Ποιες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος.

1. Tο φορτίο του θα γίνει 5Q
2. H χωρητικότητά του θα γίνει C₀/5
3. H χωρητικότητά του θα γίνει 5C₀
4. Η τάση μεταξύ των οπλισμών του θα παραμείνει σταθερή.
5. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο εσωτερικό του θα γίνει Ε= Ε₀/5, όπου Ε₀ η αρχική ένταση.

.
Απάντηση:

.

Δυναμικό στο ομογενές Ηλεκτρικό πεδίο.

>

Δύο παράλληλες οριζόντιες μεταλλικές πλάκες απέχουν 3cm και συνδέονται στους πόλους μιας ηλεκτρικής πηγής τάσης V=60V, όπως στο σχήμα. Στο σημείο Α, που απέχει 1cm από την πάνω πλάκα φέρνουμε ένα φορτισμένο σωματίδιο μάζας 1mg και αφηνοντάς το παρατηρούμε ότι ισορροπεί.

1.  Πόσο φορτίο έχει το σωματίδιο;
   
2.  Να υπολογιστεί η δυναμική ηλεκτρική ενέργεια του σωματιδίου.
   

Δίνεται g=10m/s².

.
Απάντηση:

Εκφόρτιση πυκνωτή.

.

Με αφορμή την απάντηση του σχολικού βιβλίου στην άσκηση 31 της σελίδας 54.

Κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, ένα νέφος στην επιφάνειά του προς τη Γη εμφανίζει φορτίο -25C. Στην επιφάνεια της Γης, δημιουργείται από επαγωγή, θετικό φορτίο. Όταν η διαφορά δυναμικού μεταξύ νέφους - Γης φθάσει τα 5·10⁷V, ο ατμοσφαιρικός αέρας παύει να λειτουργεί ως μονωτής και ξεσπά ηλεκτρική εκκένωση, κατά την οποία ηλεκτρόνια του νέφους κατευθύνονται προς τη Γη (κεραυνός).

1. Πόσο έργο παράγεται κατά την μεταφορά του πρώτου φορτίου q₁= -0,01μC από το νέφος στη Γη;
2. Πόση συνολικά ενέργεια απελευθερώθηκε;

.
Απάντηση:

.

Πυκνωτής και Ηλεκτροσκόπιο.

.

.

Συνδέουμε τον θετικό οπλισμό ενός πυκνωτή με το δίσκο του ηλεκτροσκοπίου και τον αρνητικό οπλισμό του τον γειώνουμε. Τι περιμένετε να συμβεί στην απόκλιση των φύλλων του ηλεκτροσκοπίου, στις εξής περιπτώσεις:

1. Απομακρύνουμε τους οπλισμούς.
2. Απομακρύνουμε εντελώς τον γειωμένο οπλισμό.
3. Θέτουμε ένα μονωτικό υλικό μεταξύ των οπλισμών.

.

Απάντηση:
.

Ενέργεια για την απομάκρυνση οπλισμών πυκνωτή.

Ένας πυκνωτής με χωρητικότητα 2μF φορτίζεται με φορτίο 0,4mC και κατόπιν αποσυνδέουμε τη πηγή. Η απόσταση των οπλισμών του είναι 0,1mm. Θέλουμε να απομακρύνουμε τους οπλι­σμούς ώστε η απόσταση μεταξύ τους να γίνει 0,2mm. Επειδή οι οπλισμοί φέρουν αντίθετα φορτία έλκονται. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να τραβήξουμε τους οπλισμούς και απαιτείται έρ­γο.

Τι γίνεται το έργο αυτό; 

Να υπολογίστε το έργο για την παραπάνω περίπτωση.

Απάντηση:

Πυκνωτής και γείωση.

Ένας πυκνωτής φορτίζεται από πηγή και κατόπιν ανοίγουμε το διακόπτη δ₁ . Οι οπλισμοί του Α και Β, έχουν δυναμικά V_A=50V και V_B = -50V, αντίστοιχα.

1. Ποια είναι η τάση του πυκνωτή;
2. Αν στη συνέχεια κλείσουμε το διακόπτη δ₂ και γειώσουμε έτσι τον οπλισμό Β, θα αλλάξει το φορτίο του πυκνωτή;
3. Ποιο θα είναι το δυναμικό κάθε οπλισμού, μετά τη γείωση του οπλισμού Β;

.
Απάντηση:
.

Έργο, θερμότητα και μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας.

.

Μια ποσότητα αερίου μεταβαίνει από την κατάσταση Α στην κατάσταση Γ, είτε μέσω της διαδρομής ΑΒΓ είτε αδιαβατικά ΑΓ.

1. Αν κατά τη μεταβολή ΑB η εσωτερική ενέργεια αυξάνεται κατά 300J, τότε κατά τη ΒΓ μειώνεται κατά:
   ..................α) 250J, .................. β) 300J ..................γ) 400J.
2. Η θερμότητα που απορροφά το αέριο κατά την ΑΒ μπορεί να είναι:
   ..................α) 250J ...................β) 300J ..................γ) 500J
3. Κατά ποια μεταβολή παράγεται περισσότερο έργο; 
4. Το έργο κατά την αδιαβατική εκτόνωση μπορεί να είναι:
   ..................α) 100J ..................β) 150J ...................γ) 250J ..

.
Απάντηση:

.

Αδιαβατική μεταβολή. Ποια η κλίση;

Ορισμένη ποσότητα μονοατομικού ιδανικού αερίου Χ με γ=5/3 εκτονώνεται αδιαβατικά από την αρχική κατάσταση Α όγκου V₁ στην κατάσταση Β, με όγκο V₂, όπως στο διάγραμμα. Αν το παραπάνω αέριο αντικατασταθεί από ισομοριακή ποσότητα διατομικού αερίου Υ με γ= 7/5 το οποίο από την ίδια αρχική κατάσταση Α εκτονώνεται αδιαβατικά σε όγκο V₂, να χαράξετε στους ίδιους άξονες την μεταβολή για το αέριο Υ.

.

Απάντηση:

.

Αδιαβατική και ισόθερμη εκτόνωση.

Μια ποσότητα ενός μονοατομικού αερίου εκτονώνεται από μια αρχική κατάσταση Α σε όγκο V₁ σε όγκο V₂:

α) ισόθερμα και β) αδιαβατικά,

όπως στο διάγραμμα.

1. Ποια είναι η ισόθερμη και ποια η αδιαβατική μεταβολή;
2. Αν το έργο κατά τη διάρκεια της μεταβολής ΑΒ είναι 200J, το έργο κατά την διάρκεια της ΑΓ μπορεί να είναι:
   ......................................α) 200J, ………. β) 260 J, ………….. γ) 140J.
3. Πόση μπορεί να είναι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ΔU_ΒΓ;

Αν το αέριο αυτό αντικατασταθεί από ισομοριακή ποσότητα Η₂, που εκτελεί αντίστοιχες μεταβολές, από την ίδια αρχική κατάσταση Α σε τελικό όγκο V₂, τότε:

....4. Το έργο κατά τη διάρκεια της ισόθερμής εκτόνωσης θα είναι:

….. α) 180J, ………. β)200J,……….. γ) 220J.

....5. Το έργο κατά τη διάρκεια της αδιαβατικής μπορεί να είναι:

….. α) 140J, …….. β) 110J, ………. γ) 170J.

Δείτε προηγουμένως την ανάρτηση:

Αδιαβατική μεταβολή. Ποια η κλίση;

.
Απάντηση:

.

Ερώτηση συμπλήρωσης κενών.

.

Να συμπληρωθούν τα κενά στο παρακάτω κείμενο.

Σε δύο σημεία Α και Β μιας ευθύγραμμης δυναμικής γραμμής τα δυναμικά είναι αντίστοιχα V_Α= -20V και V_Β= -5V και η κατεύθυνση της έντασης είναι από το ....... προς το σημείο......... Αν ένα θετικό σημειακό φορτίο q=20μC αφεθεί στο σημείο Ο όπου V_Ο=- 10V θα του ασκηθεί δύναμη η οποία θα έχει την κατεύθυνση προς το σημείο ……. Κατά τη μετακίνηση του φορτίου από το Ο στο (Α ή Β) ……… το έργο της δύναμης του πεδίου είναι.................... J και είναι ίσο με τ………………………ενέργεια που απέκτησε το φορτίο.
.
Απάντηση:
.