رابطههای این آزمونک
Q = CV | U = 1/2 CV² = Q²/(2C) | C = εA/d
۱. بار ذخیرهشده
خازن ۴ میکروفارادی به اختلاف پتانسیل ۱۲ ولت وصل است. بار آن را بیاب.
پاسخ
Q = CV = ۴ μF × ۱۲ V = ۴۸ μC.
۲. یافتن ظرفیت
بار خازنی ۳۰ میکروکولن و ولتاژ آن ۶ ولت است. ظرفیت چقدر است؟
پاسخ
C = Q/V = ۳۰/۶ = ۵ μF.
۳. انرژی ذخیرهشده
خازن ۲ μF در ولتاژ ۱۰ V چه انرژیای دارد؟
پاسخ
U = ۱/۲ × ۲×۱۰⁻⁶ × ۱۰² = ۱×۱۰⁻⁴ J.
۴. دو برابرشدن ولتاژ
اگر ظرفیت ثابت و ولتاژ دو برابر شود، بار و انرژی چند برابر میشوند؟
پاسخ
Q متناسب با V است و دو برابر میشود؛ U متناسب با V² است و چهار برابر میشود.
۵. تغییر مساحت صفحهها
در خازن تخت، اگر مساحت مؤثر صفحهها دو برابر و فاصله ثابت بماند، ظرفیت چه تغییری میکند؟
پاسخ
طبق C = εA/d، ظرفیت دو برابر میشود.
۶. تغییر فاصله
اگر فاصلهٔ صفحهها سه برابر و سایر عوامل ثابت باشند، ظرفیت چند برابر میشود؟
پاسخ
ظرفیت به یکسوم میرسد، چون با فاصله نسبت وارون دارد.
۷. باتری متصل
خازن تخت به باتری وصل مانده و فاصلهٔ صفحهها دو برابر میشود. C و Q چگونه تغییر میکنند؟
پاسخ
ولتاژ ثابت است؛ C نصف و با Q = CV، بار نیز نصف میشود.
۸. باتری جدا
خازن باردار از باتری جدا شده و فاصلهٔ صفحهها دو برابر میشود. C، Q و V چه میشوند؟
پاسخ
C نصف، Q ثابت و از V = Q/C نتیجه میشود V دو برابر است.
۹. انرژی در حالت جدا
در وضعیت سؤال ۸، انرژی چند برابر میشود؟
پاسخ
با Q ثابت و C نصف، U = Q²/(2C) دو برابر میشود.
۱۰. کنترل واحد
دانشآموز ۳ μF × ۵ V را برابر ۱۵ C نوشته است. خطا را اصلاح کن.
پاسخ
ضریب میکرو باید حفظ شود: Q = ۱۵ μC = ۱۵×۱۰⁻⁶ C، نه ۱۵ کولن.
خودتصحیح
| معیار | امتیاز |
|---|---|
| انتخاب رابطه یا کمیت ثابت | ۸ |
| محاسبه و تبدیل پیشوند | ۸ |
| توضیح جهت تغییر | ۴ |
در سؤالهای تغییرات، عبارت «باتری متصل/جدا» را کنار حل بنویس. درسنامهٔ کامل در راهنمای خازن قرار دارد.