Studijní materiál KA 1

Transkript

1 Z.1.07/1.1.14/ Studijní materiál KA 1 Předmět: Fyzika Ročník: 3. ročník Téma vyučovací hodiny: Řešení obvodů s kondenzátory Vypracoval: Mgr. Luboš Vejvoda Téma čivo je zaměřeno na vysvětlení pojmu dělič napětí a dělič nábojů. čivo je rozšířeno o řešené i neřešené příklady na procvičení obvodů s kondenzátory. Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402 1

2 Z.1.07/1.1.14/ Výklad V elektrickém obvodu tvořeném zdrojem napětí a kondenzátory je elektrická energie shromážděna v jednotlivých kondenzátorech. Můžeme vytvořit zapojení kondenzátorů jako dělič napětí nebo dělič nábojů. Dělič napětí Dělič napětí Obrázek 1 Na kondenzátoru 2 dojde k oddělení napětí 2 (obrázek 1). Vztah pro toto napětí získáme následující úvahou: Na kondenzátorech 1 a 2 jsou stejné náboje dané tímto vztahem: =. =. Vzhledem k tomu, že náboje jsou si rovny platí: = Při tomto zapojení kondenzátorů se napětí rozdělí v opačném poměru ke kapacitám: =. =. Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402 2

3 Z.1.07/1.1.14/ Vztah pro napětí vzniklé na kondenzátoru 2 je : = +. Dělič nábojů Jako dělič nábojů může demonstrovat paralelní zapojení kondenzátorů 1 a 2 (obrázek 2). Dělič nábojů Obrázek 2 Napětí na obou kondenzátorech je stejné: = Náboje na kondenzátorech jsou ve stejném poměru jako poměr jejich kapacit: Náboj 1: = = + Náboj 2: Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402 3

4 Z.1.07/1.1.14/ = + Procvičení 1.příklad: rčete výslednou kapacitu zapojení kondenzátorů na obrázku 3. Dány tyto hodnoty kondenzátorů: 1 = 6 µf, 2 = 1,5 µf, 3 = 2 µf, 4 = 6 µf Obrázek 3 Řešení: kondenzátory 3 a 4 jsou zapojeny do série a jejich výsledná kapacita je 5 : = = 2.6 =1,5 μf Kapacita 2 a 5 zapojena paralelně a výsledná kapacita 6 : = + = 1,5 + 1,5 = 3 μf Výsledná kapacita celé soustavy : = =. = = 2 μf Odpověď: výsledná kapacita celé soustavy je 2 μf. Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402 4

5 Z.1.07/1.1.14/ příklad: Kondenzátory jsou zapojeny dle obrázku 4. rčete napětí. Zadané hodnoty jsou: 1 = 3 μf, 2 = 4 μf, 3 = 2 μf. Na kondenzátoru 3 je náboj 5 µ Obrázek 4 Řešení: elkové napětí určíme následujícím postupem: Na 3 je napětí 3 : Na kondenzátoru 2 je náboj 2 : Na kondenzátoru 1 je náboj 1 : Na kondenzátoru 1 je napětí 1 : = = = 5 2 =2,5 V = =4.2,5=10 μ = + = 10+5= 15 = = 15 3 =5 V Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402 5

6 Z.1.07/1.1.14/ Vypočtené celkové napětí : Odpověď: Vypočtené celkové napětí je 7,5 V. = + =5+2,5=7,5 V 3.příklad: Jaká je výsledná kapacita kondenzátorů, které jsou zapojeny dle obrázku 5? Kapacity jednotlivých kondenzátorů jsou 1 = 1200 pf, 2 = 600 pf, 3 = 300 pf, 4 = 200 pf, 5 = 500 pf Obrázek 5 4.příklad: Máme tři kondenzátory, které jsou zapojeny do série a připojeny k baterii o napětí 200 V. Kapacity kondenzátorů jsou: 2 µf, 4 µf, 6 µf. rčete na každém kondenzátoru náboj a napětí? 5. příklad: Tři kondenzátory jsou zapojeny paralelně a připojeny k baterii o napětí 200 V. rčete náboj na každém kondenzátoru? 6.příklad: kapacita kondenzátorů 1 = 12 µf a 2 = 18 µf. rčete výslednou kapacitu, budou-li zapojeny nejdříve sériově a pak paralelně? Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402 6

7 Z.1.07/1.1.14/ příklad: Na obrázku 6 je zapojení kondenzátorů. V tabulce 1 jsou dány hodnoty kondenzátorů. rčete výslednou kapacitu daného zapojení? Obrázek 6 Tabulka 1!pF# 1!pF# 2!pF# 3!pF# Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402 7

8 Z.1.07/1.1.14/ Studijní literatura 1. Lepil,O.: Fyzika pro střední školy.praha, 2002 ISBN X 2. Bartuška, K.:Sbírka řešených úloh z fyziky pro střední školy I.Praha 1998 ISBN Mikulčák, J.: Matematické,fyzikální a chemické tabulky. Praha, 2006 ISBN Blahovec.A.:Elektrotechnika I.Praha, 2005 ISBN Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402 8