إجابة السؤال إذا زاد فرق الجهد بين لوحي مكثف إلى الضعف فإن سعته؟ يُعد سؤال إذا زاد فرق الجهد بين لوحي مكثف إلى الضعف فإن سعته من الأسئلة الشائعة في مناهج الفيزياء، خاصة عند دراسة المكثفات والدوائر الكهربائية. ويهدف هذا السؤال إلى قياس فهم الطالب للعلاقة بين فرق الجهد وسعة المكثف.
والإجابة الصحيحة علميًا هي أن سعة المكثف لا تتغير عند زيادة فرق الجهد، لأن السعة تعتمد على خصائص المكثف الفيزيائية وليس على فرق الجهد المطبق عليه.
ما هو المكثف الكهربائي
المكثف الكهربائي هو عنصر إلكتروني يُستخدم لتخزين الشحنات الكهربائية والطاقة الكهربائية. ويتكون من لوحين موصلين متوازيين يفصل بينهما مادة عازلة، ويُستخدم على نطاق واسع في الأجهزة والدوائر الكهربائية.
تعريف سعة المكثف
سعة المكثف هي مقدار الشحنة الكهربائية التي يمكن للمكثف تخزينها لكل وحدة فرق جهد، ويرمز لها بالرمز (C)، وتقاس بوحدة الفاراد.
وتُعطى بالعلاقة الفيزيائية:
سعة المكثف = الشحنة الكهربائية ÷ فرق الجهد
هل تتغير سعة المكثف عند زيادة فرق الجهد؟
عند زيادة فرق الجهد بين لوحي المكثف إلى الضعف:
تزداد الشحنة الكهربائية المخزنة إلى الضعف
تبقى سعة المكثف ثابتة ولا تتغير
وذلك لأن سعة المكثف لا تعتمد على فرق الجهد، بل تعتمد على عوامل أخرى ثابتة.
العوامل التي تعتمد عليها سعة المكثف
تعتمد سعة المكثف على عدة عوامل فيزيائية، من أهمها:
مساحة لوحي المكثف
المسافة الفاصلة بين اللوحين
نوع المادة العازلة بين اللوحين
طالما لم تتغير هذه العوامل، فإن سعة المكثف تظل ثابتة مهما تغير فرق الجهد.
التفسير العلمي للإجابة
عند مضاعفة فرق الجهد، تزداد الشحنة المخزنة بنفس النسبة، لأن العلاقة بين الشحنة وفرق الجهد علاقة طردية. وبما أن أبعاد المكثف ونوع العازل لم تتغير، فإن سعة المكثف تبقى ثابتة وفق القوانين الفيزيائية.
الإجابة الصحيحة على السؤال
إذا زاد فرق الجهد بين لوحي مكثف إلى الضعف فإن سعته: تبقى ثابتة ولا تتغير
أهمية فهم العلاقة بين فرق الجهد وسعة المكثف
يساعد فهم هذا المفهوم الطلاب على:
حل أسئلة الفيزياء بدقة
التمييز بين الكميات المتغيرة والثابتة
فهم عمل المكثفات في الدوائر الكهربائية