Консультация № 105508
15.10.2007, 11:36
0.00 руб.
0 1 1
Пожалуйста, помогите с двумя задачами:
1.Конденсатор емкостью 10 микрофарад заряжается постоянным током через сопротивление 1МОм. Через какое время после начала зарядки энергия конденсатора станет равна энергии, выделившейся на сопротивлении.
2 Конденсатор емкостью 10 мкФ , заряженный до 200В, разряжается через 2 параллельно включенных резистора сопротивлением 10 Ом и 15 Ом. Какое количество теплоты выделится на резисторе с большим сопротивлением? Спасибо!

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
27822
2370
16.10.2007, 13:51
общий
это ответ
Здравствуйте, Dribinsky!
1. Мгновенное значение мощности, потребляемой из сети p = U*i, где U - постоянное напряжение, а i - мгновенное значение тока. Элемент dW потребляемой из сети энергии за элементарное время dt равен: dW = p*dt = U*i*dt. Суммарная энергия, потреблённая из сети за время t, равна: Wс = U*∫i*dt. Но поскольку i - это одновремённо и ток, заряжающий конденсатор, то ∫i*dt равен q - заряду, накопленному в конденсаторе за это же время t. Отсюда Wс = U*q (1). В то же время энергия, накопленная в конденсаторе, равна: Wк = Uк*q/2 (2), где Uк - напряжение, до которого зарядился конденсатор за время t. В сопротивлении же выделяется энергия Wr, равная Wс - Wк (3). При заданных условиях Uк меняется во времени по закону: Uк = U*(1 - EXP(-t/(R*C)) (4), где R = 1 МОм - сопротивление, C = 10 микрофарад - ёмкость конденсатора. Учитывая, что q = Uк*C (5), и обозначив, для сокращения записи, t/(R*C) = τ (6) (это греческая "тау"), после совместного решения (1) - (6) и преобразований получим: Wс/Wr = (1 - EXP(-τ))/(1 + EXP(-τ)) (7). Значение (7) стремится к 1 при τ = 0 и при τ = (бесконечности). Но уже при τ = 6 это значение равно 0.995054754. Из (6) видно, что это соответствует 60 с (R*C = 1*10^6*10*10^-6 = 10 с).
2. Запас энергии в конденсаторе равен Uк^2*C/2 = 200^2*10*10^-6/2 = 0.2 Дж. Он выделится на обоих резисторах и распределится между ними обратно пропорционально их сопротивлениям, как всегда при параллельном включении. На резисторе сопротивлением 15 Ом выделится 0.2*10/(10 + 15) = 0.08 Дж.
Форма ответа