Конденсатор емкостью 4.0 мкф заряжен до разности потенциалов 300 В, а конденсатор емкостью 2.0 мкф заряжен до разности потенциалов 180 В. Какая разность потенциалов установится на обкладках конденсаторов, если их соединить в одном случае одноименными, а в другом случае - разноименными полюсами.
При параллельном соединении конденсаторов общая емкость равна сумме емкостей.
Заряд конденсатора определяется формулой:
При соединении одноименными полюсами, часть заряда конденсатора с большей разностью потенциалов перейдет к конденсатору с меньшей разностью потенциалов. Как следует из анализа формулы (1), при уменьшении заряда первого конденсатора, разность потенциалов на нем будет уменьшаться, а на втором - заряд будет увеличиваться и будет увеличиваться разность потенциалов. Процесс закончится установлением равновесия потенциалов: разность потенциалов на первом и на втором конденсаторах станет одинаковой. Общий заряд останется неизменным, а он равен сумме зарядов каждого конденсатора.
C_{12}=C_1+C_2
Q=CU (1)
При соединении одноименными полюсами, часть заряда конденсатора с большей разностью потенциалов перейдет к конденсатору с меньшей разностью потенциалов. Как следует из анализа формулы (1), при уменьшении заряда первого конденсатора, разность потенциалов на нем будет уменьшаться, а на втором - заряд будет увеличиваться и будет увеличиваться разность потенциалов. Процесс закончится установлением равновесия потенциалов: разность потенциалов на первом и на втором конденсаторах станет одинаковой. Общий заряд останется неизменным, а он равен сумме зарядов каждого конденсатора.
Q_1=C_1U_1 Q_2=C_2U_2
Q_{12}= C_1U_1+C_2U_2
U_{12}=\frac{Q_{12}}{C_{12}}=\frac{C_1U_1+C_2U_2}{C_1+C_2} (2)
Q_{12}= C_1U_1+C_2U_2
U_{12}=\frac{Q_{12}}{C_{12}}=\frac{C_1U_1+C_2U_2}{C_1+C_2} (2)
При соединении разноименными полюсами произойдет перезаряд конденсатора с меньшим зарядом: сначала его заряд уменьшится до нуля, а потом он начнет заряжаться зарядом противоположной полярности. Как и в первом случае, процесс закончится установлением одинаковой разности потенциалов на первом и втором конденсаторе. При этом общий заряд равен разности зарядов.
U_{12}=\frac{Q_{12}}{C_{12}}=\frac{C_1U_1-C_2U_2}{C_1+C_2} (3)
Подставляйте исходные данные в (2) и (3) соответственно для соединения одноименными и разноименными полюсами.
Комментарии
Отправить комментарий
Здесь вы можете оставить ваш комментарий.