Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Как определить тип соединения конденсаторов?

Два конденсатора емкостями C1 = 2 мкФ и С2 = 5 мкФ заряжены до напряжений U1 = 100 В и U2 = 150 В соответственно. Определить напряжение на обкладках конденсаторов после их соединения обкладками, имеющими разноименные заряды.Как из этой задачи понять параллельно или последовательно соединены конденсаторы?
ФизикаНаука+1
Anna Gromova
  ·   · 5,5 K
Сусанна Казарян, США, Физик  · 10 июн 2023
Задача школьная, но с изюминкой. Пользы от моего численного решения будет ноль. Помочь же страждущему — святое дело и по сему,  вот план решения. Итак:
  1. Соединение конечно параллельное, но динамическое (зависит от времени t;
  2. Найдите заряды (Q₁ и Q₂) на каждом конденсаторе: С₁ и С₂ до их соединения;
  3. После соединения, по цепи потечёт ток. Конденсатор с большей разностью потенциалов (V₂ = 150 В) экспоненциально от времени (t) начнёт разряжать конденсатор с V₁ = −100 В до состояния V₁(t)↑ = 0 и затем перезаряжать его до тех пор, пока уменьшающийся потенциал V₂↓(t) не сравняется с растущим потенциалом V₁(t)↑. Процесс переполюсовки разности потенциалов конденсатора (1) завершится на равенстве V₁(t)↑ = V₂(t)↓ = V;
  4. Только после равенства разности потенциалов на конденсаторах, соединение конденсаторов можно считать стационарно параллельным. Изюминка именно в этом;
  5. Так как начальная поляризация конденсаторов разная, суммарный заряд на конденсаторах уменьшится и будет равен: Q₁₂ = Q₂ + (− Q₁);
  6. При известных С₁ и С₂, найдите ёмкость параллельного соединения (С₁₂);
  7. Известные значения С₁₂ и Q₁₂ определяют требуемую разность потенциалов  V.
Задача имеет интересное продолжение. Если численно посчитать энергии конденсаторов E₁ и E₂ до соединения, и энергию E₁₂ системы конденсаторов после соединения, то получим, что  E₁ + E₂ > E₁₂. На лицо — нарушение закона сохранения энергии. Почему? Если автор вопроса ответит в комментах на этот дополнительный вопрос, можно считать, что задачу он понял, а не переписал. Удачи.
работа по перемещению заряда
Аналитик по профессии, инженер-механик по образова...  · 19 июн 2023
Выражение "после их соединения обкладками, имеющими разноименные заряды" - означает последовательное соединение; при параллельном соединении должно быть - после их соединения обкладками, имеющими одноименные заряды; но в данном... Читать далее
Пенсионер, электрохимик, доцент кафедры физики...  · 9 июн 2023
Странно, что эта задача вызывает у вас такое затруднение. При последовательном соединении конденсаторов ответ тривиален и не зависит от их емкости. Но в условии емкость конденсаторов приведена, значит ее надо использовать в... Читать далее
1 эксперт согласен
Тем более, что сказано:
… после их соединения обкладками, имеющими разноименные заряды…