Тема . Электродинамика. Электричество и цепи

.08 Конденсатор в цепи

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела электродинамика. электричество и цепи
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#33441

В схеме, изображённой на рисунке, проводят следующий процесс: замыкают правый ключ, а после установления равновесия его размыкают и замыкают левый ключ. Найти напряжение на «среднем» конденсаторе после этого. Чему будет равно напряжение на среднем конденсаторе через очень большое число переключений ключей? Изначально конденсаторы не заряжены. ЭДС источников и ёмкости конденсаторов приведены на рисунке.
(«Росатом», 2012, 10–11 )

PIC

Показать ответ и решение

После установления равновесия в правой части цепи заряды на конденсаторах C  и 2C  будут одинаковы, а сумма напряжений равна ЭДС правого источника. Поэтому заряд «среднего» конденсатора будет равен

     2C 𝜀
q =  ----.
      3

Пусть заряды, которые приобретут левый и средний конденсатор при размыкании правого ключа и замыкании левого, равны q1   и q2   соответственно. Тогда для q1   и q2   справедливы следующие соотношения

q2 − q1 = q  q1 + q2 =  2𝜀
             C     C

Отсюда находим заряд среднего конденсатора, а затем и напряжение на нем

     4-          4-
q2 = 3 C𝜀   U =  3𝜀.

После большого числа переключений на конденсаторах установятся такие заряды, которые не будут меняться при переключении (ясно, что такие заряды найдутся, поскольку на заряды трех конденсаторов накладываются три условия – сумма напряжений в одном контуре равна 𝜀  , в другом – 2𝜀  , и сумма зарядов соединенных друг с другом пластин конденсаторов равна нулю). Пусть заряды положительно заряженных пластин конденсаторов равны: левого – q1   , среднего – q2   , правого – q3   . Для них выполнены следующие условия

q1   q2
--+  --=  2𝜀.
C    C

q3- + q2 = 𝜀
2C    C

q2 = q1 + q3

Решая эту систему уравнений, получим для заряда среднего конденсатора

q1 = C 𝜀

а напряжение после большого числа переключений U ∞ = 𝜀  . Обратим внимание, что конденсатор 2C  через много переключений ключа окажется незаряженным.

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!