2025-03-14 08:19:15
Какое установившееся напряжение будет на двух конденсаторах, если первый конденсатор емкостью 100 мкФ был подключен к источнику напряжения 20В, затем отключен и соединен со вторым конденсатором, который изначально не был заряжен?
Физика 11 класс Конденсаторы в электрических цепях напряжение на конденсаторах конденсатор 100 мкФ соединение конденсаторов заряд конденсаторов физика 11 класс Новый
2025-03-14 08:19:33
Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть, что происходит с заряженными конденсаторами, когда они соединяются. Давайте разберем шаги, которые нам нужно выполнить.
- Найдем заряд первого конденсатора.
Первый конденсатор емкостью 100 мкФ (микрофарад) был подключен к источнику напряжения 20 В. Заряд (Q) на конденсаторе можно найти по формуле:
Q = C * U,
где C - емкость конденсатора, U - напряжение.
Подставим значения:
Q = 100 мкФ * 20 В = 100 * 10^-6 Ф * 20 В = 2 * 10^-3 Кл.
Таким образом, заряд первого конденсатора составляет 2 мКл.
- Соединим конденсаторы.
Теперь мы отключаем первый конденсатор от источника и соединяем его со вторым конденсатором, который изначально не заряжен. При соединении заряд будет перераспределяться между двумя конденсаторами.
- Определим эквивалентную емкость.
Если конденсаторы соединены параллельно, то эквивалентная емкость (Cэкв) будет равна:
Cэкв = C1 + C2.
Если конденсаторы соединены последовательно, то:
1/Cэкв = 1/C1 + 1/C2.
В нашем случае, так как второй конденсатор не имеет емкости, мы можем считать, что его емкость равна 0. Следовательно, эквивалентная емкость будет равна 100 мкФ.
- Найдем общее напряжение.
При соединении заряд остается постоянным, и напряжение на каждом конденсаторе будет одинаковым. Мы можем использовать закон сохранения заряда:
Q = Cэкв * U,
где U - установившееся напряжение.
Мы знаем, что Q = 2 * 10^-3 Кл и Cэкв = 100 * 10^-6 Ф, подставим эти значения:
2 * 10^-3 Кл = 100 * 10^-6 Ф * U.
Теперь найдем U:
U = (2 * 10^-3 Кл) / (100 * 10^-6 Ф) = 20 В.
Ответ: Установившееся напряжение на обоих конденсаторах будет равно 20 В.
