Test na Kondenzátor: nabíjení, vybíjení a časová konstanta

Otázka 1: Kapacita kondenzátoru se definuje jako poměr napětí U mezi deskami k elektrickému náboji Q na deskách.

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Kapacita kondenzátoru, značena písmenem C, je definována jako poměr elektrického náboje Q, který je na deskách kondenzátoru, k napětí U mezi těmito deskami (C = Q/U), nikoli naopak.

Otázka 2: Který z následujících vzorců správně popisuje okamžité napětí na kondenzátoru u_C v čase t během jeho vybíjení?

A. u_C(t) = U_počáteční ⋅ e^(−t/τ)

B. u_C(t) = U_zdroj ⋅ (1 − e^(−t/τ))

C. u_C(t) = U_počáteční ⋅ (1 + e^(−t/τ))

D. u_C(t) = U_zdroj ⋅ e^(t/τ)

Vysvětlení: Podle studijních materiálů je napětí na kondenzátoru u_C v čase t během vybíjení popsáno vztahem u_C(t) = U_počáteční · e^(−t/τ), kde U_počáteční je počáteční napětí na plně nabitém kondenzátoru a τ je časová konstanta obvodu. Ostatní vzorce popisují buď nabíjení kondenzátoru, nebo jsou matematicky nesprávné pro proces vybíjení.

Otázka 3: Napětí na kondenzátoru po 3 sekundách vybíjení, za předpokladu, že byl plně nabit na 12 V a časová konstanta τ je 2,2 s, bude přibližně 3,07 V.

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Podle výpočtu ve studijních materiálech (bod 4) je napětí na kondenzátoru po 3 sekundách vybíjení dáno vzorcem u_C(3 s) = 12 V · e^(−3/2,2). Tento výpočet vede k výsledku přibližně 3,07 V.

Otázka 4: Časová konstanta RC obvodu se vždy vypočítá vynásobením odporu v Ohmech a kapacity v mikrofaradech, aniž by bylo nutné převést kapacitu na farady.

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Zadaný vzorec pro časovou konstantu τ je τ = R · C. Příklad výpočtu ukazuje použití kapacity v jednotkách faradů (220 · 10⁻⁶ F), nikoli mikrofaradů přímo. Materiály také uvádějí, že 'Nesprávné použití jednotek (například mikrofaradů místo faradů ve vzorci pro τ) vede k chybným výsledkům', což potvrzuje, že kapacita musí být ve faradech pro správný výsledek v sekundách.

Otázka 5: Proč je kondenzátor ideálním prvkem pro použití ve fotografickém blesku?

A. Dokáže rychle uvolnit velké množství energie.

B. Je schopen filtrovat vysoké frekvence a stabilizovat napětí.

C. Slouží k dlouhodobému uchovávání energie pro opakované použití.

D. Nabíjí se pomalu, což chrání obvod blesku před přetížením.

Vysvětlení: Kondenzátor se ve fotografickém blesku rychle nabije z baterie a poté rychle vybije do xenonové výbojky, čímž vytvoří krátký, intenzivní záblesk světla. Jeho ideálnost pro tuto aplikaci spočívá v tom, že dokáže rychle uvolnit velkou energii.