Раз уж тема "электрическая", предлагаю рассмотреть такую задачку.
Вложение:
el_c.png
Какой заряд протечет через батарею, если точки `A` и `B` замкнуть перемычкой?
Подробности:
В решении рассматриваю две ситуации: с перемычкой и без неё. В обоих случаях батареи конденсаторов свожу к одному конденсатору с эквивалентной ёмкостью. ...... `C_{\text{экв}}^{(1)}=\frac{7C}{6}` `C_{\text{экв}}^{(2)}=\frac{6C}{5}` Тогда заряд, протекший через источник в первом случае, будет равен `C_{\text{экв}}^{(1)}U_{0}`, а во втором - `C_{\text{экв}}^{(2)}U_{0}`. Наличие перемычки увеличивает емкость батареи, что вызывает протекание добавочного заряда `Deltaq`. Величину его можем найти по формуле `(C_{\text{экв}}^{(2)}-C_{\text{экв}}^{(1)})U_{0}`. Ответ: `\frac{1}{30}CU_{0}`. Годятся рассуждения?
Да, годятся! В условиях этой задачи также интересно ответить на вопросы: 1) Какой заряд протечет по перемычке между точками `A` и `B`, в которую включен резистор сопротивлением `R`?. 2) Какое количество тепла выделится при перезарядке конденсаторов?
Последний раз редактировалось ar54 11 мар 2021, 17:10, всего редактировалось 1 раз.
ar54
Заголовок сообщения: Re: №27 Тренировочная по физике 2021 года.
Какой заряд протечет через батарею, если точки `A` и `B` замкнуть перемычкой?
Условие. В той же схеме к точкам `A` и `B` вместо перемычки подключаем заряженный до напряжения `U_{1}` конденсатор ёмкостью `C`. Найдите заряд конденсатора ёмкостью `2C`.
Подробности:
Решаю.
Вложение:
el_c_2.png
Произвольно расставим знаки зарядов обкладок. Примем `phi_{C}=0`, тогда `phi_{D}=U_{0}`. По закону сохранения заряда запишем для узла `A`: `-(U_{0}-phi_{A})C+phi_{A}C+(phi_{A}-phi_{B})C-U_{1}C=0` (1)
То же для узла `B`: `-(U_{0}-phi_{B})C+phi_{B}2C-(phi_{A}-phi_{B})C+U_{1}C=0` (2) Решая уравнения (1) и (2) совместно, заключаем, что `phi_{B}=\frac{2}{11}(2U_{0}-U_{1})`. Тогда заряд на конденсаторе, ёмкостью `2C` будет равен `2С\cdot(phi_{B}-phi_{С})=\frac{4}{11}C\cdot(2U_{0}-U_{1})`.
Хороший пример использования метода узловых потенциалов для расчета цепи с конденсаторами. Спасибо, "aleph"! К сожалению, даже в ЗФТШ этот метод не дают, ограничиваются изложением метода расчета по правилам Кирхгофа. Изложение метода узловых потенциалов можно посмотреть, например, в статьях А. Зильбермана в журнале Квант.
aleph
Заголовок сообщения: Re: №27 Тренировочная по физике 2021 года.
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения