מה"ט תורת החשמל — אביב 2023 מועד א' (97160)

המעגל החשמלי המוצג באיור לשאלה 1 כולל מקורות מתח ומקורות זרם אידיאליים. נתון שהפוטנציאל בנקודה $a$ גדול מהפוטנציאל בנקודה $b$ ב-$104V$ $\left(V_{ab}=104V\right)$.

באיור לשאלה 2 מוצג מעגל חשמלי:

באיור א' לשאלה 3 מוצג מעגל חשמלי:

תיאור איור א' לשאלה 3:

• מקור מתח $E=60V$ (ההדק $+$ למעלה) מזין את המעגל בין הפס העליון לפס התחתון.
• מהפס העליון יורד הקבל $C_X$ אל הפס התחתון.
• במקביל ל-$C_X$ מחובר טור של שלושה קבלים: מהצומת העליון יוצא $C_1=60pF$ ימינה, ממנו יורד $C_2=30pF$, וממנו חוזר שמאלה $C_3=20pF$ אל הפס התחתון. שלושת הקבלים $C_1$, $C_2$, $C_3$ מחוברים אפוא בטור זה לזה, והטור כולו מקביל ל-$C_X$ ולמקור.

באיור ב' לשאלה 3 מתואר המבנה של הקבל $C_X$:

תיאור איור ב' לשאלה 3: חתך של הקבל — שני לוחות מוליכים אופקיים, ובמרווח שביניהם, שגובהו $0.6mm$, שתי שכבות דיאלקטריות זו מעל זו בעלות עובי זהה.

הקבל $C_X$ בנוי משני לוחות מוליכים בעלי שטח $0.5c{m}^2$ המרוחקים $0.6mm$ זה מזה. במרווח בין הלוחות נמצאות שתי שכבות של חומרים דיאלקטריים שונים, הזהות בעובי שלהן. המקדם הדיאלקטרי היחסי של כל שכבה הוא ${\epsilon }_{r1}=27.1$, ${\epsilon }_{r2}=40.66$.