أسئلة السعة والمواسع مع الاجابة

أسئلة امتحانات مع الإجابة لموضوع الموسعات - Capacitor and Capacitance old exam

Which of the following will increase the capacitance between the plates of a parallel plate

capacitor

السؤال : اي مما يلي يعمل على زيادة سعة المواسع ؟

توضيح الاجابة : يتم زيادة سعة المواسع بوضع مادة عازلة بين الصفيحتين المكونتان له حيث ان لكل مادة يوجد ثابت

يسمى ثابت العزل ويرمز له بالرمز k وكلما كان هذا الثابت اكبر فان سعة المواسع تزداد حسب العلاقة

$https://latex.codecogs.com/svg.image?C=kC_{\circ }$

~~A) Increase the charge on the plates~~

~~B) Decrease the potential between the plates~~

~~C) Increase the potential between the plates~~

الاجابة D) Introduce a dielectric material between the plates

~~E) None of the above~~

Given the plate areas and plate separations of five parallel plate capacitors are Capacitor 1

area A, separation d Capacitor 2: area A/2, separation d Capacitor 3: area A, separation d/2

Capacitor 4: area A/2, separation d/3 Capacitor 5: area A, separation d/3 Rank these five

capacitors according to their capacitances, least to greatest

السؤال : لديك 5 مواسعات ، لكل مواسع بيانات للمساحة للصفيحة المكونة له والمسافة بين الصفيحتين ، والمطلوب ان

تقوم بترتيب هذه المواسعات حسب السعة لكل مواسع من الأصغر الى الأكبر

توضيح الحل : سعة المواسع تعتمد على مساحة الصفيحة المكونة له وعلى البعد بين الصفيحتين حسب العلاقة

$https://latex.codecogs.com/svg.image?C=\epsilon _{\circ }\frac{A}{d}$

كلما كانت المساحة اكبر فان سعة المواسع اكبر ، وكلما كانت المسافة اكبر تقل سعة المواسع ( اي ان العلاقة طردية مع

المساحة A وعكسية مع المسافة d) , ,وبالتالي فان

$https://latex.codecogs.com/svg.image?C_{1}=\epsilon _{\circ }\frac{A}{d}\\ C_{2}=\epsilon _{\circ }\frac{\frac{A}{2}}{d}=\epsilon _{\circ }\frac{A}{2d} \\ C_{3}=\epsilon _{\circ }\frac{A}{\frac{d}{2}}=\epsilon _{\circ }\frac{2A}{d} \\ C_{4}=\epsilon _{\circ }\frac{\frac{A}{2}}{\frac{d}{3}}=\epsilon _{\circ }\frac{3A}{2} \\ C_{5}=\epsilon _{\circ }\frac{A}{\frac{d}{3}}=\epsilon _{\circ }\frac{3A}{d} \\ \Rightarrow C_{2} < C_{1}< C_{4}< C_{3}< C_{5}$

~~a) 1, 3, 2, 4, 5~~

الاجابة b) 2, 1, 4, 3, 5

~~c) 5, 3, 4, 1, 2~~

~~d) 1, 5, 4, 2, 3~~

When a dielectric material is introduced between the plates of a parallel plate capacitor the

capacitance increases by a factor of 4. What is the dielectric constant of the material

introduced between the plates

السؤال : عند وضع مادة عازلة بين صفيحتين المواسع فان سعته تزداد بمعامل 4 ( 4 مرات ) فما قيمة معامل العزل ؟

توضيح الحل : وضع مادة عازلة يعني زيادة السعة للمواسع حسب العلاقة

$https://latex.codecogs.com/svg.image? C=kC_{\circ }$

حيث C هي السعة بعد وضع المادة العازلة ، Co السعة الاصلية وk هو ثابت العزل ، عندما تزداد السعة اربعة اضعاف فان

$https://latex.codecogs.com/svg.image?C=kC_{\circ }\\ C=4C_{\circ }\\ \Rightarrow k=4$

~~A) 0.4~~

~~B) ¼ C) 2~~

الاجابة D) 4

~~E) None of the above~~

A parallel plate capacitor is made from two aluminum foil sheet each (6.3 cm) wide and

(5.4cm)long

Between the sheets is a Teflon strip of the same width and length that is (0.035 mm) thick

What is the capacitance of this capacitor

(k for Teflon =2.1)

السؤال : احسب سعة مواسع طوله 6.3 cm وعرضه 5.4 cm وضعت بين صفيحتيه مادة عازلة لها ثابت يساوي 2.1

وسمكه 0.035 mm

توضيح الحل : اولا نقوم بحساب قيمة المساحة من الابعاد المعطاه ، ثم نستخدم قانون السعة الكهربية بدلالة المساحة

والبعد بين الصفيحتين للحل كما يلي

$https://latex.codecogs.com/svg.image?A=6.3\times 10^{-2}\times 5.4\times 10^{-2}=34\times 10^{-4}m^{2}\\C=k\epsilon \frac{A}{d}=2.1\times 8.85\times 10^{-12}\times \frac{34\times 10^{-4}}{0.035\times 10^{-3}}=0.18\mu F$

A dielectric material of dielectric constant 3 and dielectric strength 8x106 N/C is filling all

the space between the plates of a parallel plate capacitor of plate area 14 cm2. What is the

maximum charge that can be carried by this capacitor

السؤال : احسب الشحنة على المواسع ذو الصفيحتين المتوازيتين حيث ان المساحة 14سم2 وثابت العزل 3 وشدة

المجال الكهربي (dielectric strength 8x106 N/C)

توضيح الاجابة : يمكن حساب الشحنة على المواسع بشرط معرفة السعة وفرق الجهد ولكن اي منهما غير موجود ،

وبالتالي نستخدم العالقات التالية لدمجهما وايجاد علاقة نستطيع من خلالها ايجاد الشحنة على المواسع بدلالة شدة المجال

الكهربي والمساحة .

$https://latex.codecogs.com/svg.image?C=k\epsilon \frac{A}{d} \ \ and \ \ C=\frac{Q}{V}=\frac{Q}{Ed}\\\Rightarrow k\epsilon \frac{A}{d} =\frac{Q}{Ed}\\\Rightarrow Q=k\epsilon AE\\=3\times 8.85\times 10^{-12} \times 14\times 10^{-4}\times 8\times 10^{6}=2973.6\times 10^{-10}=0.3\times 10^{-6}=0.3\mu c$

الاجابة b) 0.3 µC

~~c) 2.5 µC~~

~~d) 6 µC~~

The potential difference between the plates of a parallel plate capacitor is 35 V and the

electric field between the

plates has a strength of 750 V/m. If the plate area is 4.0 × 10^-2 m2, what is the capacitance

of this capacitor

السؤال : احسب سعة المواسع اذا علمت المساحة وفرق الجهد وشدة المجال الكهربي

توضيح الحل : نحسب قيمة المسافة d من العلاقة بين شدة المجال وفرق الجهد ثم نعوض بقانون سعة المواسع بدلالة

المساحة والمسافة وثابت النفاذية الكهربية

$https://latex.codecogs.com/svg.image?V=Ed \Rightarrow d=\frac{V}{d}=\frac{35}{750}=0.05m\\ C=\epsilon _{\circ }\frac{A}{d} =8.85\times 10^{-12}\times \frac{4\times 10^{2}}{0.05}=708\times 10^{-10}F\\ =7.08\times 10^{-8}F$

~~A) 7.6 × 10-14 F~~

~~B) 7.6 × 10-12 F~~

الاجابة E) None of the above

~~C) 7.6 × 10-11 F~~

~~D)7.6 × 10-10 F~~

The capacitance of a certain capacitor is 28 µf. If a dielectric material of dielectric constant

4 is inserted between

the plates of the capacitor, then its new capacitance is

السؤال : ما هي السعة الجديدة للمواسع بعد وضع مادة عازلة بين صفيحتيه ثابت العزل لها يساوي 4

توضيح الحل : نستخدم العلاقة بين السعة وثابت العزل حيث ان السعة الاساسية قبل هي 28 ميكروفاراد فتكون السعة

الجديدة كما يلي

$https://latex.codecogs.com/svg.image?C=KC_{\circ }\Rightarrow C=4\times 28=112\mu F$

~~a) 28 µf~~

~~b) 4 µf~~

~~c) 7 µf~~

الاجابة d) 112 µf

What is the maximum charge that can be carried by a Porcelain-filled parallel-plate

capacitor having plate area of

24 cm2 given that the dielectric constant of Porcelain is 6 and its dielectric strength is

12x106 volt/m

السؤال : احسب اقصى شحنة للمواسع

توضيح الاجابة : تم اثبات علاقة بالسؤال السابق لايجاد اقصى شحنة بدلالة شدة المجال الكهربي والمساحة

$https://latex.codecogs.com/svg.image?Q=k\epsilon _{\circ }EA=\\6\times 8.85\times 10^{-12}\times \times 12\times 10^{6}\times 24\times 10^{-4}=1.53\times 10^{-6}=1.53\mu c$

الاجابة a) 1.53 µC

~~b) 7.33 µC~~

~~c) 4.08 µC~~

~~d) 1.91 µC~~

A parallel plate capacitor has plate area of 6 x 10-4 m2. The plates of capacitor are separated

by 1 mm thick paper as a dielectric material with dielectric constant of 3.7. This paper can

hold maximum electric field of 16 x 106 V/m

السؤال : احسب السعة وفرق الجهد الكهربي والشحنة على المواسع اذا علمت المساحة والمسافة بين الصفيحتين وشدة

التيار وثابت العزل

What is the capacitance of this capacitor

$https://latex.codecogs.com/svg.image?C=k\epsilon \frac{A}{d}=3.7\times 8.85\times 10^{-12}\times \frac{6\times 10^{-4}}{1\times 10^{-3}}=0.2\times 10^{-10}F$