קיבול וקבלים : תזכורת

1. קיבול וקבלים : תזכורת קבל: מערכת (טבעית או התקן) שבה מופרד מטען +Q ממטען –Q. הפרדת המטענים כרוכה בקיום הפרש פוטנציאלי קבוע V. קיבול: קבוע הפרופורציה C בין המטען Q להפרש הפוטנציאלים V: Q=CV הקיבול איננו תלוי במטען ובפוטנציאל האנרגיה האגורה בקבל טעון: U=½QV=½Q2/C=½CV2 הקיבול של שני לוחות מקבילים בעלי שטחAהמופרדים במרחקd: C=Ae0/d הקיבול של מערכת נתונה יהיה גדול יותר אם במרחב שבין המטענים ימצא חומר דיאלקטרי. חומר כזה מגדיל באופן אפקטיבי אתe0 לe=ke0-, וk-מכונה הקבוע הדיאלקטרי של החומר.

2. Vwire 1= 0 V Vwire 2= 5 V Vwire 3= 12 V Vwire 4= 15 V קבלים בטור ובמקביל (הקדמה למעגלים חשמליים) • נחבר בין קבלים בחוט מוליך דק (תיל – Wire). • כל קטע רצוף של תיל בין קבלים חייב להיות שווה פוטנציאל (במוליך יש שדה אפס!) • על כל קבל יש הפרש פוטנציאלים, להלן – המתח. שימו לב – הערך לקבלים הוא המתח (הפרש הפוטנציאלים), הערך לתיילים הוא הפוטנציאל שלהם דוגמא C1 C2 C3 5 7 3 VC1= _____ V VC2= _____ V VC3= _____ V

3. Ceq קבלים במקביל(in parallel) • שני הקצוות החיוביים מחוברים בתיל וגם שני הקצוות השליליים מחוברים בתיל • אם כך: המתח על שני הקבלים שווהV1=V2=Veq על הקבל 1 יהיה מטעןQ1=C1Veq; על הקבל 2 יהיה מטעןQ2=C2Veq • הקיבול הכולל של המערכת הוא Ceq = (Q1 + Q2)/V = C1 + C2 V=Vup-Vdown C1 C2

4. קבלים במקביל - תרגיל נחבר במקביל קבל של 4mF וקבל של 6mFלמקור של 5Volt. מהו הקיבול המשוקלל ומהו המטען על כל אחד מהקבלים? = 4 mF+6 mF = 10 mF Ceq = C1+C2 Q1 = C1 V1 = (4 mF)(5 V) = 20 mC = (6 mF)(5 V) = 30 mC Q2 = C2V2 = (10 mF)(5 V) = 50 mC Qeq = CeqVeq = Q1+ Q2 V = 5 V 5 V 5 V 5 V C1=4mF C2=6mF Ceq 0 V 0 V 0 V

5. +Q -Q Ceq +Q -Q קבלים בטורCapacitors in Series • חיבור יחיד בין קצה חיובי לקצה שלילי (על קטע מבודד המטען אפס)ואין פיצולים בתיל • התיל מוליך Q1 = Q2 = Qeq • סך כל המתח על המערכת נתון ולכןV1+V2=Veq +Q + C1 + - + C2 -Q - -

6. "אם התיל מוליך המטענים שווים" - מדוע? לפני הפעלת המתח החיצוני סך כל המטען בקטע הכתום: אפס. הפעלת המתח יוצרת מטען מושרה Qin בשני הלוחות בקטע הכתום. התיל הכתום מוליך – ולכן השדה בתוכו הוא אפס. Eup +Qout + -Qin - +Qin אם Qin<Qout החלק העליון מייצר בתיל הכתום שדה כלפי מטה + - -Qout Edown אם Qin<Qout גם החלק התחתון מייצר בתיל הכתום שדה כלפי מטה רק אם Qin=Qout לא יהיה שדה שיורי בתיל הכתום

7. קבלים בטור - המשך אז סיכמנו: , Q1 = Q2 = QeqV1+V2=Veq

8. 5 V +Q + -Q - 0 V -Q1 קבלים בטור - תרגיל נחבר בטור קבל של 4mF וקבל של 6mFלמקור של 5Volt. מהו הקיבול המשוקלל ומהו המטען על כל אחד מהקבלים? Q = CV 5 V +Q1 + 4mF -Q1 - Ceq +Q1 + 6mF - 0 V

9. C1 C1 C2 C2 השוואה לסיכום: קבלים במקביל לעומת קבלים בטור טור תיל אחד מחבר בין הקבל האחד לקבל השני ללא פיצולים בתיל בדרך מקביל ניתן לשרטט לולאת סגורה המכילה את שני הקבלים ללא אלמנטים נוספים