.disable_highlight { -webkit-touch-callout: none; -webkit-user-select: none; -moz-user-select: none; -ms-user-select: none; -o-user-select: none; user-select: none; }

انرژی خازن

انرژی ذخیره شده در یک خازن در واقع همان کار انجام شده توسط باتری است. هنگام شارژ شدن خازن توسط باتری اختلاف پتانسیل دو صفحه خازن از مقدار صفر تا مقدار (V) تغییر می کند. بنابراین می توان اختلاف پتانسیل متوسطی را برای دو صفحه خازن در نظر گرفت که مقدار آن (\frac{V}{2}) است. چون ظرفیت خازن ثابت است، می توان اختلاف پتانسیل دو صفحه خازن را تابعی خطی از بار ذخیره شده در آن دانست.

قبلا گفتیم که کار نیروی خارجی برابر با کاری که باعث انتقال بار الکتریکی است. در اینجا هم کار باتری یک کار نیروی خارجی است که باعث انتقال بار الکتریکی از صفحه منفی به صفحه مثبت خازن می شود. این کار برابر با انرژی پتانسیل الکتریکی خازن است. پس:

W=q\overline{V}=q(\frac{V}{2})=\frac{1}{2}qV\hspace{1 in}\texrm{(1)}

U_{capasitor}=\frac{1}{2}qV\hspace{1 in}\texrm{(2)}

انرژی پتانسیل الکتریکی خازن بر حسب ژول J ، بار خازن برحسب ;کولن   C و اختلاف پتانسیل دو صفحه خازن بر حسب ولت V است.

از طرفی با توجه به تعریف ظرفیت خازن داریم:

U_{capasitor}=\frac{1}{2}CV^2\hspace{1 in}\texrm{(3)}

و یا:

U_{capasitor}=\frac{1}{2}\frac{q^2}{C}\hspace{1 in}\texrm{(4)}

بیایید با هم یک مسأله حل کنیم.

مسأله: خازنی را با اختلاف پتانسیل V_1 پر و سپس از مولد جدا می کنیم. اگر خازن در اثر تخلیه نصف انرژی خود را از دست بدهد، اختلاف پتانسیل دو سر آن چند V_1 می شود؟(سنجش ۸۷)

  1. \sqrt{2}
  2. \frac{1}{2}
  3. \frac{1}{4}
  4. \frac{\sqrt{2}}{2}

روش حل:

نویسنده: مدیر کلبه درس

منبع: کلبه درس

مطلب پیشنهادی

SeriesCapacitors

خازن های متوالی

گفتیم که بستن خازن‌ها به دو صورت زیر انجام می‌شود: بستن خازن‌ها به صورت موازی …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.