Физика. Конденсаторы параллельное и последовательное соединение
К заряженному конденсатору ёмкостью 5 мкФ подключают параллельно систему из двух последовательно соединённых незаряженных конденсаторов, ёмкости которых равны 10 мкФ и 20 мкФ. При этом по проводам протекает заряд 0, 2 мКл. Определить, до какого напряжения был заряжен конденсатор.
Сначала Uo = q/C1. После соединения U1 = U2 = q1/C1 = Δq/C2.
C2 = 10*20/(10 + 20) = 6,(6) мкФ. U2 = 2*10⁻⁴/6,(6)*10⁻⁶ = 30 B.
q1 = U2*C1 = 30*5*10⁻⁶ = 1,5*10⁻⁴ Кл.
q = q1 + Δq = 1,5*10⁻⁴ + 2*10⁻⁴ = 3,5*10⁻⁴ Кл.
Uo = 3,5*10⁻⁴/5*10⁻⁶ = 70 B.
Для решения этой задачи, мы можем использовать закон сохранения заряда, который гласит, что сумма зарядов на всех конденсаторах в цепи должна быть равна поданному заряду.
Дано:
Ёмкость первого конденсатора (C1) = 5 мкФ
Ёмкость второго конденсатора (C2) = 10 мкФ
Ёмкость третьего конденсатора (C3) = 20 мкФ
Заряд в цепи (q) = 0.2 мкКл
При параллельном соединении ёмкости конденсаторов складываются:
Cпар = C1 + C2 + C3 = 5 мкФ + 10 мкФ + 20 мкФ = 35 мкФ
Мы знаем, что заряд на каждом конденсаторе равен заряду в цепи, поэтому:
q = Cпар * V
где V - напряжение на конденсаторе.
Решаем уравнение относительно V:
V = q / Cпар = 0.2 мкКл / 35 мкФ = 0.0057 кВ = 5.7 В
Таким образом, конденсатор был заряжен до напряжения 5.7 В.