Energia zgromadzona w kondensatorze to energia pola elektrycznego. Dla kondensatora naładowanego do napięcia U obowiązuje podstawowy wzór:
E = (1/2) · C · U², gdzie C jest w faradach [F], U w woltach [V], a wynik E w dżulach [J].
Krok 1: konwersja jednostek do SI.
Pojemność podano w mikrofaradach, więc:
4 μF = 4 · 10⁻⁶ F.
Krok 2: podstawienie do wzoru i obliczenia.
E = 0,5 · (4 · 10⁻⁶) · (10)²
Najpierw (10)² = 100, więc:
E = 0,5 · 4 · 10⁻⁶ · 100 = 0,5 · 400 · 10⁻⁶ = 200 · 10⁻⁶ J
200 · 10⁻⁶ J = 2 · 10⁻⁴ J = 0,0002 J.
Odpowiedź "0.0002J" jest więc poprawna.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- "0.02J" jest większe o dwa rzędy wielkości (100×). Taki błąd często wynika z pomylenia zapisu wykładniczego lub nieuważnego przesuwania przecinka.
- "0.2J" jest jeszcze większe i odpowiadałoby znacznie większej pojemności lub napięciu; to typowy efekt całkowitego pominięcia czynnika 10⁻⁶ przy µF.
- "0.002J" jest 10× za duże; bywa skutkiem błędu w przeliczeniu 200·10⁻⁶ na postać dziesiętną lub w mnożeniu przez 100.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze kontroluj rząd wielkości. Przy małej pojemności (µF) i niskim napięciu (kilka–kilkanaście V) energia zwykle mieści się w mikro- do milijoulach, a nie w dziesiątych częściach dżula.
