ملف تدريبي: المجال الكهربي في عازل

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على ربط التغيُّر في السعة الكهربية بشدة المجال الكهربي، وكيفية تحديد هذا شدة العزل الكهربي.

س١:

العازل المُراد استخدامه في مُكثِّف لوحي له ثابت عزل كهربي مقداره 3.60، وشدة عزل مقدارها 1.60×10 V/m. يجب أن يكون للمُكثِّف سعة كهربية مقدارها 1.25 nF، وأقصى فرق جهد يتحمَّله يساوي 5.5 kV. ما أقل مساحة مُمكِنة لألواح المُكثِّف؟

س٢:

مكثِّف يحتوي على لوحين متوازيين مساحة كلٍّ منهما 9.0 cm2، وبينهما مسافة 1.5 mm. الفراغ بين اللوحين مملوء بنايلون له ثابت عزل كهربي 3.4 وشدة عزل 14×10 V/m.

ما أقصى جهد مسموح به عبر المكثِّف لتجنُّب انهيار العازل؟

ما كثافة الشحنة السطحية على سطح العازل عندما يكون فرق الجهد عبر المكثِّف عند أقصى قيمة يتجنَّب عندها المكثِّف انهيار العازل؟

س٣:

بعض جدران خلايا جسم الإنسان بها طبقة سالبة الشحنة على السطح الداخلي. كثافة الشحنة السطحية على سطحَي الجدار ±0.30×10 C/m2 وسُمك جدار الخلية 2.6×10 m، ومادة جدار الخلية لها ثابت عزل مقداره 𝜅=7.1.

ما شدة المجال الكهربي داخل الجدار بين طبقتين مشحونتين؟

ما فرق الجهد بين داخل وخارج الخلية؟

س٤:

عند توصيل مكثِّف مفرَّغ سعته 140 nF بمصدر طاقة، كانت الطاقة المُخزَّنة في المُكثِّف 6.7 µJ. عندما يكون المُكثِّف موصولًا بمصدر الطاقة، يتم إدخال شريحة عازلة تملأ الفراغ بين اللوحَيْن كليًّا. يقلِّل هذا من الطاقة المُخزَّنة بمقدار 3.2 µJ.

ما فرق الجهد بين لوحَي المكثِّف في وجود العازل؟

ما ثابت العزل للشريحة؟

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.