آزمون آنلاین فیزیک 2 (رشته ریاضی) - خازن - خازن با دی الکتریک - انرژی خازن | آزمون شماره 10258

یک خازن با ظرفیت \[C = 20\,\mu F\] دارای دی الکتریک \[K = 4\] است، توسط مولد V10 شارژ شده و سپس از مولد جدا شده است. اگر بخواهیم دی الکتریک را از میان صفحات خازن بیرون آوریم، حداقل چند میلی ژول باید کار انجام دهیم؟

در دستگاه دفیبریلاتور، ظرفیت خازن \[10\,\mu F\] که با ولتاژ \[6\,kV\] شارژ شده و در مدت \[2\,ms\] تمام بار دستگاه به بدن بیمار منتقل می‌شود، توان متوسطی که به بدن بیمار تخلیه می‌شود، چند کیلو وات است؟

شکل مقابل، کلیدی از صفحه کلید رایانه را نشان می‌دهد. فاصله بین صفحات فلزی $۲/۴mm$ بوده و در اثر فشار، حداکثر به $\frac{۱}{۳}$ فاصله اولیه کاهش می یابد. مساحت صفحات $۰/۶c{{m}^{۲}}$ بوده و فاصله بین صفحات با دی الکتریک منعطفی به ثابت $k$ پر شده است. $k$ چقدر باشد تا با فشار دادن کلید، ظرفیت خازن حداکثر $۱/۸$ پیکوفاراد تغییر کند؟ (${{\varepsilon }_{۰}}=۹\times {{۱۰}^{-۱۲}}\frac{{{C}^{۲}}}{N.{{m}^{۲}}}$)

خازن تختی را توسط یک مولد شارژ کرده و از آن جدا می‌کنیم. با اتصال دو صفحه‌ای خازن، بار الکتریکی ذخیره شده در خازن با ایجاد یک جرقه تخلیه می‌شود. کدام یک از موارد زیر را قبل از اتصال دو صفحه‌ی خازن می‌توان انجام داد تا خازن با جرقه‌ی بزرگتری تخلیه شود؟
الف) فاصله‌ی بین دو صفحه را کاهش ‌دهیم.
ب) دی‌الکتریک بین دو صفحه را خارج کنیم.
 

خازنی $۴$ میکرو فاراد را به اختلاف پتانسیل $۵۰$ ولت وصل کرده و پس از شارژ کامل از آن جدا می‌کنیم. برای خارج کردن دی الکتریک بین صفحات این خازن با سرعت ثابت باید $۱۰$ میلی ژول کار انجام دهیم. ثابت دی الکتریک خازن کدام است؟