Консультация онлайн # 202863

Раздел: Физика
Автор вопроса: a-n-dolin (Посетитель)
Дата: 22.05.2022, 00:28 Консультация неактивна
Поступило ответов: 1
Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:
Четыре конденсатора образуют цепь, показанную на рисунке. Разность потенциалов на концах цепи равна 6 В, емкости конденсаторов С1, С2, С3, и С4 равны, соответственно, 1, 2 , 3 и 4 мкФ. Определить: 1) общую емкость цепи, 2) разность потенциалов на каждом конденсаторе, 3) заряд на каждом конденсаторе, 4) энергию электрического поля каждого конденсатора и общую энергию системы.


Последнее редактирование 22.05.2022, 08:34 Konstantin Shvetski (Модератор)
Здравствуйте, a-n-dolin ! Трудность Вашей задачи просматривается в недостатке данных для её решения. В Условии НЕ заданы начальные заряды, бывшие в конденсаторах C1, C2, C3 до момента соединения этих конденсаторов в последовательную цепочку. Такая задача имеет бесчисленное множество решений в зависимости от соотношения начальных зарядов, что приводит студентов в растерянность.

Инженеры, которым всю жизнь приходилось решать подобные ребусы, не теряются, а воспринимают недостаток исходных данных как возможность импровизации, то есть подстановки своих данных (наиболее вероятных либо удобных для расчёта), тк производственная необходимость и начальство требуют решить задачу любой ценой. Этот опыт оправдан практикой, ибо позже-уточнённые (изначально-недостающие) данные можно внести в готовое решение позже, как оперативную коррецию.

Итак, полагаем, будто все конденсаторы C1, C2, C3 до момента их стыковки были предвари-разряжены. Можно также допустить, будто они все были заряжены одинаковым зарядом, причём, НЕ важно какой величины был этот заряд, лишь бы все заряды имели сонаправленную полярность. Тогда после объединения конденсаторов в последовательную цепочку и подачи на батарею заданного напряжения E = 6 В, через все 3 элемента протечёт одинаковый ток за одинаковое время. То есть каждый элемент C1, C2, C3 будет иметь опять же одинаковый заряд.

К ниже-рекомендованной учебной статье я добавлю "Соединения конденсаторов. Энергия электрического поля конденсатора" eduspb.com/node/1763 (Ссылка1) . Вооружившись теорией, начинаем вычислять. Вы можете вычислять любым удобным Вам способом (на бумажке, используя Windows-калькулятор либо OnLine-калькуляторы). Я люблю вычислять в популярном приложении Маткад (ссылка2) . Маткад избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншот с удобо-читаемой эл-схемой и расчётами прилагаю . Я добавил в скрин подробные комментарии зелёным цветом.
Ответ: общая ёмкость цепи равна 4,55 мкФ;
Напряжения на конденсаторах C1, C2, C3, C4 равны 3,27 ; 1,64 ; 1,09 и 6 В соответственно.
Заряды на этих конденсаторах: 3,27 ; 3,27 ; 3,27 ; 24 мкКл.
Энергии в кондёр-полях : 5,36 ; 2,68 ; 1,79 ; 72 мкДж. Общая энергия системы равна 81,82 мкДж.
Проверка сделана. =Удачи!

Последнее редактирование 23.05.2022, 08:50 Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)


Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт
23.05.2022, 03:14
5

Мини-форум консультации # 202863

Konstantin Shvetski

Модератор

ID: 226425

326201

= общий =    22.05.2022, 00:54
про какой рисунок вы написали в условии? где он?
=====
С уважением, shvetski
Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

326203

= общий =    22.05.2022, 01:23
Опубликуйте свой нормальный рисунок в "чистом" виде. Не вынуждайте всех читателей Вашей страницы скачивать никому не нужную избыточно-тяжёлую Word-оболочку, чтоб вытащить из неё рисунок.
Выбирайте: Либо Вы публикуете рисунок, я решаю задачу. Либо я вытащу и опубликую Ваш рисунок, но тогда у меня не останется времени и желания решать Вашу задачу.
Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

326208

= общий =    22.05.2022, 10:29
Спасибо за Ваш рисунок! Мой медленный интернет загружал его пол-минуты, потому что Вы сделали рисунок с сверх-избыточным разрешением экрана 4096 * 3072 пикселей - в 16 раз больше моего компьютерного экрана! Соответственно огромен и объём Вашего картин-файла : 5,5 МБ , да ещё в jpg-формате, с полу-тонами, кот-е нужны для портретов и сюжетов, но НЕ для штриховых схем. Мне пришлось сделать обрезку, ужатие, контрастное удаление полутонов.
Показываю Вам свою копию схем-картинки в штриховом png-формате, она имеет объём 3 кБ, в 1800 раз компактнее Вашего оригинала. Тренируйтесь обрабатывать изображения, это Вам пригодится в будущем.
Теперь я обязан решить Вашу задачу (согласно договора). Но я подожду Вашу реакцию на мой Ответ в Вашей консультации rfpro.ru/question/202864 (Ссылка) , всё ли Вам понятно в моём Ответе?
Konstantin Shvetski

Модератор

ID: 226425

326213

= общий =    22.05.2022, 11:48
Даа, последний рисунок даже лучше моего, который я вставил утром smile
ну что ж... я не идеален... придется как-то с этим жить дальше smile
=====
С уважением, shvetski
Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

326218

= общий =    22.05.2022, 13:20
Костя, мы все тут неидеальные и учимся друг у друга, чтобы стать хоть немного лучше! smile
Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

326221

= общий =    22.05.2022, 13:50
У меня заканчивается месячный интернет-пакет (см пост rfpro.ru/forum/gopost/113366 (Ссылка) ).
Мне придётся временно отложить работу с Вашей страницей.
Почитайте пока полезную статью "Электрическая ёмкость. Конденсатоы" Ссылка2 от уральского университета. Возможно, после ознакомления с учебным материалом этой статьи Вы сами или кто-то из экспертов решат эту задачу раньше меня.
Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

326237

= общий =    22.05.2022, 16:42
Удалите пожалуйста пост 326205 (Ссылка) без текста с картинкой огромного размера 5,5 МБ . При каждом посещении этой страницы и при добавлении моего поста, эта никому-не-нужная картинка сжирает 7 МБ моего интернет-трафика (загруз картин-файла + контрольная инфа 20% + служебные сетевые пакеты).
Иначе я останусь без интернета до конца месяца.
Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.