21:11 

Конденсаторы

Задание

Мое рассуждение: 4 конденсатора эквивалентны одному емкостью 1 мкФ и напряжением 40В (получил из стандартных формул нахождения общей емкости и напряжения при посл.соед.)
(тут ещё вопросик: полярность конденсаторов же не указана, поэтому если в формуле для напряжения поставить перед слагаемыми +-, то получится 4 значения 40,20,-40 и -20 --и как правильно?)
Когда ток прекратится, конденсатор полностью разрядится(его энергия A=1/2*q*U) тк емкость равна 1мкФ то q=40*10^-6Кл и q'=20*10^-6Кл - такой заряд(q или q') протечет через резистор.
Общая энергия W ,оставшаяся после прекращения тока равна 0. а выделенное кол-во теплоты равно энергии конденсатора: Q=A=1/2*q*U и A'=1/2*q'*U для значений напряжения 40В и 20В и для q и q' 4 значения(в мкДж):800;1600;400;800.__800 можно в 1 значения объединить ))) это и есть ответ, правильно или нет?
у меня сомнения насчет того, что конденсаторы 2 и 4 были сразу не заряжены(мне кажется тут какой-то подвох),прокомментируйте:)

@темы: Физика

Комментарии
2013-06-04 в 22:30 

vyv2
Сопротивление бесполезно
Я уже эту задачу кооментировал : см 18 мая 2013 10:44.
Откуда задача?

2013-06-05 в 10:56 

Ой, не заметил :) Задача из ЗФТШ 10кл.
Так у меня решение видимо неправильное да?
Конденсаторы ведут себя при включенной цепи и резисторе как источник постоянного ЭДС и разряжаются.
Общая энергия W ,оставшаяся после прекращения тока получается равна или не равна 0?
Надо ввести потенциалы межу конденсаторами до и после замыкания ключа и составить систему сохранения зарядов.
заряд стекает с конденсаторов и через резистор преобразуется в тепло,так?

2013-06-05 в 14:03 

vyv2
Сопротивление бесполезно
Общая энергия W ,оставшаяся после прекращения тока получается равна или не равна 0?
Не равна нулю, т.к. сначала два конденсатора имели заряды на обкладках, и при содинении 4 конденсаторов последовательно обкладки будут заряжены и их заряды перераспределятся, а при последующем разряде изолированные пары обкладок останутся заряженными (возможно заряд пераспредилится ).
Надо нарисовать три случая : 1) конденсаторы под напряжением и зарядились 2) убрали напряжения и конденсаторы соединили 3) замкнули ключ и конденсаторы частично разрядились. Посчитать заряды в каждом случае используя закон сохранения зарядов.

2013-06-06 в 08:57 

при соединении 4 конденсаторов последовательно обкладки будут заряжены - обкладки всех 4 конденсаторов?
их заряды перераспределятся - т.е. с 2-ух заряженных конденсаторов заряд стечет в остальные 2 и они будут заряжены поровну(ещё до замыкания ключа), правильно я понял?
изолированные пары обкладок останутся заряженными - обкладки с зарядом +?

2013-06-06 в 12:26 

vyv2
Сопротивление бесполезно
Обозначь обкладки конденсаторов от 1 до 8. Тогда на них до соединения будут заряды : q1=... и т.д. q8=... .
После соединения конденсаторов последовательно на первой и последней обкладки заряды не изменятся. Посчитай сумарный заряд на 2 и 3 обкладках q23=..., на 4 и 5 q45=... , на 6 и 7 q67=... и на 1 и 8 q18=... .
Теперь конденсаторы соедини с резистором. Заряды на 8-и обкладках изменились . Обозначь их от Q1 до Q8.
Причем Q1=-Q2, Q3=-Q4 и т.д. Однако q23=Q2+Q3, q45=Q4+Q5, q67=Q6+Q7. Только q18≠Q1+Q8. Разность между ними и будет зарядом, прошедшим через резистор.Для определения зарядов Q есть 7 уравнений. Не хватает одного: сумма напряжений на 4-х конденсаторах равна нулю. Подставляя в это уравнение связь Q=CU (Q1=C1*U2, Q3=C2*U2, Q5=C3*U3, Q7=C4*U4), получим систему для определения всех Q,
Далее определяем энергию конденсаторов до и после разряда, разность пойдет на тепло.

2013-06-08 в 12:33 

q23=q2+q3= 20*10^-6 Кл
q45=q4+q5=-240*10^-6 Кл
q67=q6+q7=240*10^-6 Кл
q18=-20*10^-6 Кл
знаки +- я поставил по условной полярности конденсаторов.
После соед. с резистором: Q1=-Q2, Q3=-Q4 и т.д., q23=Q2+Q3, q45=Q4+Q5, q67=Q6+Q7. Только q18≠Q1+Q8.
сумма напряжений на 4-х конденсаторах равна нулю. ±U1±U2±U3±U4=0
Подставляя в это уравнение связь Q=CU (Q1=C1*U2, Q3=C2*U2, Q5=C3*U3, Q7=C4*U4), А почему Q1(заряд на 1-ой обкладке) равен C1*U2 (с C1 согласен, это емкость 1-го конд., а U2 это же напряжение второго конденсатора а не первого , это как так?)

2013-06-08 в 13:33 

Ну похоже это опечатка :)
Получается система:
Q1=-Q2
Q2=-Q4
Q5=-Q6
Q7=-Q8
Q2+Q3=20*10^-6 Кл
Q4+Q5=-240*10^-6 Кл
Q6+Q7=240*10^-6 Кл
ДАлее:
±Q1/C1±Q3/C2±Q5/C3±Q7/C4=0
Правильно?
А как тут полярность учитывать правильно?

2013-06-08 в 13:39 

vyv2
Сопротивление бесполезно
Q1=C1*U1 . Была описка.

2013-06-08 в 14:03 

vyv2
Сопротивление бесполезно
Порярность надо выбирать следующим образом. Выбирам обкладки, где принимаем заряд положительным. В этом случае другая обкладка конденсатора будет иметь противоволожный знак А напряжение будем считать как разность потенциалов от принятого положительного заряда к противоположному. В этом случае всегда емкости конденсаторов будут положительными , направление напряжения известно. Если в процессе решения окажется, что заряд на принятой положительной обкладке окажется отрицательным, то и напряжение будет отрицательным, т.е. поменяет направление. Изменять условно выбранный пожительный заряд обкладок и перерешать задачу не следует,т.к. и так ясно как они заряжены после решения.
Это как при решении задач на токи. Выбираем условно положительные направления токов, которы согласованы с направлением напряжений.
В этом случае не надо рассматривать все случаи плюс-минус для уравнения относительно напряжений.
В нашей задаче надо рассмотреть всего два случая, когда первая и пятая обкладки были соединены , обладая одинаковыми знаками (как у тебя), и второй- разнами (еще не рассмотрел).

2013-06-08 в 17:07 

Тут я расписал для заряда Q3
А Далее, выражая остальные заряды через Q3 получил :
Все заряды
Только мне не понятно, ведь конденсаторы 2 и 4 были не заряжены и заряд на них был 0, а по этой системе(когда они разряжаются) получается что заряды на них есть,да и напряжение есть. это как так? :)
Далее насчет энергий:
Расчет энергий
Почему-то когда я заменил все 4 конденсатора на 1 эквивалентный с емкостью 1 мкФ и напряжением 40 В энергия вышла 800 мкДж.
А не заменяя и не расчитывая общие величины, 3700 мкДж (это всё до разрядки)
После разрядки: нужно ли считать работу третьего конденсаторы отрицательной из-за полярности(я рядом с ней вопросы поставил и подчеркнул)? или суммировать по модулю?

2013-06-08 в 19:23 

vyv2
Сопротивление бесполезно
Только мне не понятно, ведь конденсаторы 2 и 4 были не заряжены и заряд на них был 0, а по этой системе(когда они разряжаются) получается что заряды на них есть,да и напряжение есть. это как так
Но у конденсатора 2 обкладки связаны с обкладками 2 и 5 конденсаторов 1 и 3, которые заряжены -20 и +240 мкКл и которых могут перетекать на обкладки 3 и 4 конденсатора 2 после срабатывания ключа. Аналогично для конденсатора 4.
Далее насчет энергий
Заряды конденсаторов до и после известны, емкости известны, нада посчитать суммы энергий до и после . Разница пойдет в тепло. Энергии каждого конденсатора больше нуля., т.к заряд и напряжение на нем согласованы.
Из решения 40 мкКл перешло из 8 обкладки на первую.Поэтому на первой обкладке стало +20 мкКл, а на 8-ой -40 мкКл.

2013-06-08 в 20:02 

Из решения 40 мкКл перешло из 8 обкладки на первую.
не понял, на 8 обкладке 0 Кл. вначале было , а стало -40мкКл., значит наоборот, на неё притек заряд с какой-то обкладки на -40мкКл, разве не так?
Энергии каждого конденсатора больше нуля., т.к заряд и напряжение на нем согласованы. что значит "согласованы" конкретно ? :) а в каком случае энергия конденсатора меньше нуля?

2013-06-08 в 20:10 

Я понял почему ток прекратился, потому что сумма напряжений стала 0 : у 1,2 по 10В у 3-го -25В а у 4-го 5В ,из-за этого конденсаторы и не разрядились до конца, я прав?

2013-06-08 в 20:57 

vyv2
Сопротивление бесполезно
не понял, на 8 обкладке 0 Кл. вначале было , а стало -40мкКл., значит наоборот, на неё притек заряд с какой-то обкладки на -40мкКл, разве не так?
Притек не с какой-то, а с 1-ой, заряд равный -40 мкКл, или из 8-ой на 1-ую +40 мкКл. Это одно и тоже.
а в каком случае энергия конденсатора меньше нуля?
Ни в каком.
"согласованы" - это, когда (как я уже писал)
порярность надо выбирать следующим образом. Выбирам обкладки, где принимаем заряд положительным. В этом случае другая обкладка конденсатора будет иметь противоволожный знак/ А напряжение будем считать как разность потенциалов от принятого положительного заряда к противоположному. В этом случае всегда емкости конденсаторов будут положительными, а энергия W=qu/2=Cu^2/2=q^2/(2C)>0 ,
конденсаторы и не разрядились до конца
потому что суммарный заряд на 2-ой и 3-й, на 4-й и 5-й, на 6-й и 7-й обкладках квждой пары не могут измениться( они изолированы), а первоночально они не нулевые

2013-06-08 в 22:15 

потому что суммарный заряд на 2-ой и 3-й, на 4-й и 5-й, на 6-й и 7-й обкладках квждой пары не могут измениться( они изолированы)
ААААА.... вот оно что, т.е. заряды между обкладками не перемещаются?.. ну тогда всё понятно спасибо :) :) :)
А почему же все таки когда я посчитал общую емкость и напряжение энергия вышла всего 800 мкДж а при отдельном сложении 3700мкДж, у меня там где ошибка?

2013-06-08 в 23:11 

vyv2
Сопротивление бесполезно
т.е. заряды между обкладками не перемещаются?..
Перемещаются в пределах пары
когда я посчитал общую емкость и напряжение
Что за напряжение ты посчитал?
Энергию надо суммировать по каждому конденсатору, потому что емкость последовательно соединеннных конденсаторов выводится при равенстве зарядов, а у нас не так.

2013-06-09 в 09:27 

Перемещаются в пределах пары и из-за этого на противоположных обкладках заряды равные по модулю да?
Что за напряжение ты посчитал? Ну несколько послед.соед. конденсаторов эквивалентны одному емкостью C=1/(1/C1+1/C2+..+1/Cn) и напряжением U=U1+U2+..+Un и q=CU<чем заряд На отдельных конденсаторах, теперь понятно почему нужно отдельно суммировать )

2013-06-09 в 09:40 

Получается через резистор прошло 800 мкДж, а заряд, прошедший через резистор:Q=q*U; q=Q/U=800мкДж/50=16мкКл. Оставшаяся энергия после прекращения тока равна 2900 мкДж, верно?

2013-06-10 в 09:55 

заряд, прошедший через резистор q=Q/U но тут же нужно напряжение на самом резисторе вроде, как его получить?

2013-06-10 в 10:02 

Ааа.. видимо тут как раз нужно общие величины посчитать и заменить все эквивалентным 1-им конденсатором: получается напряжение 40В и заряд прошёл: q=20мкКл.

2013-06-10 в 13:32 

верно?

2013-06-10 в 16:13 

vyv2
Сопротивление бесполезно
На какой вопрос отвечать? Вопросов слишком много.

2013-06-10 в 18:10 

На этот: в установившейся системе сложение напряжений учитывая полюса будет 0 , а было 40В, значит через резистор прошёл заряд 800Дж/40=20мкКл 800 мкДж через него прошло, осталось 2900 Дж - вот все ответы как я думаю, это верно? (мне кажется да)

2013-06-10 в 19:10 

в приставках не дописал, там везде мкДж

2013-06-10 в 19:23 

vyv2
Сопротивление бесполезно
Через резистор должен пройти заряд в 40мкКл (у вас 20), т.к. на первой обкладке был заряд -20 мкКл, а стал +20 мкКл..
Была запасенная энергия 3700 мкДж, стала после замыкания ключа 2900 мкДж, разница 800 мкДж выделилась на резисторе . Как вы получили 800 мкДж не понятно.

2013-06-10 в 19:40 

Как вы получили 800 мкДж не понятно.
3700 мкДж-2900 мкДж = 800 мкДж - так и получил.
Через резистор правда, должно пройти 40 мкКл, но тогда напряжение на резисторе было 20В получается, почему не 40 В.
С напряжением неразбериха у меня выходит, оно получается не уменьшалось с 40 В до 0 В?

2013-06-10 в 19:53 

vyv2
Сопротивление бесполезно
Напряжение на резисторе как было ноль, так и осталось ноль после разряда конденсаторов, потому что напряжение на резисторе по закону Ома пропорционально току, а тока нет. На ключе бало напряжение 40 В=10 +30, а стало 0. Кстати, ты не рассмотрел случай 10-30=-20В.

2013-06-10 в 20:08 

Получается тому, что через резистор прошел заряд 40мкКл нужно догадаться(ну сделать вывод) на основе того что на 1-ой обкладке вначале -20мкКл было а потом +20мкКл, и больше к этому правильному результату никак не прийти да?
Почему неправильный результат дает A=q*U и q=A/U; A=Q известно, а какое U тут должно быть, разве не 40?
ты не рассмотрел случай 10-30=-20В. рассмотрю :)

2013-06-10 в 20:56 

Рассмотрел случай, когда конденсаторы соединены разными полюсами, тут ответы:через резистор прошёл заряд 20мкКл. в тепло ушло 200мкДж, осталось к концу запасенной 3500мкДж.
Но тут же смотрите , опять у меня встаёт вопрос с напряжением :) : A=Q=q*U; q=Q/U; и если подставить вместо U 40 В, то получится 5 мкКл(что неправильно) из-за чего так, объясните пожалуйста эту неразбериху с напряжением, я не могу понять(

2013-06-10 в 21:50 

vyv2
Сопротивление бесполезно
что через резистор прошел заряд 40мкКл нужно догадаться
Не догадались, а честно посчитали. Формула А=q*U - это работа по перемещению заряда q в поле из одной точки до другой , где напряжение между этими точками U. Это не наш случай: при переносе зарядов напряжение все время меняется от U до 0. А=q*U/2.

Комментирование для вас недоступно.
Для того, чтобы получить возможность комментировать, авторизуйтесь:
 
РегистрацияЗабыли пароль?

Проблемы с учёбой? Мы поможем! БИОЛОГИЯ, ФИЗИКА, ХИМИЯ, НЕМЕЦКИЙ ЯЗЫК

главная