Смешанное соединение конденсаторов
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
Дана батарея конденсаторов, соединенных смешанным способом и
подключенных к сети переменного тока напряжением 220В. По заданным параметрам рассчитать:
1) Эквивалентную емкость батареи конденсаторов(Cэкв).
2) Заряд каждого конденсатора (q1, q2, q3, q4, q5).
3) Энергию каждого конденсатора (W1, W2, W3, W4, W5).
Рис.1.1. Схема электрической цепи для расчета смешенного соединения конденсаторов
Нужно полное решение этой работы?
Ответ
Cэкв=3,043 мкФ; q1=6,695∙10-4 Кл; q2=5,421∙10-4 Кл;q3=1,274∙10-4 Кл; q4=1,274∙10-4 Кл; q5=1,274∙10-4 Кл;
W1=0,037 Дж; W2=0,029 Дж; W3=8,115∙10-4 Дж;
W4=4,058∙10-3 Дж; W5=2,029∙10-3 Дж.
Решение
Дано: - конденсаторы в батарее соединены смешанным способом, схема
изображена на рисунке 1.1;
- напряжение U = 220В;
- емкости конденсаторов: С1 = 6 мкФ, С2 = 5 мкФ, С3 = 10 мкФ, С4 = 2 мкФ, С5 = 4 мкФ.
Рассматриваемая батарея конденсаторов имеет смешанное соединение. Решаем методом свертывания.
1.Определяем эквивалентную емкость всей цепи
1.1. Определяем общую емкость последовательно соединенных конденсаторов С3, С4, С5
1C345=1C3+1C4+1C5=110+12+14=0,85 мкФ-1
откуда находим общую емкость последовательно соединенных конденсаторов С3, С4, С5:
C345=11C345=10,85=1,176 мкФ
Таким образом, получим упрощенную схему, показанную на рис.1.2:
Рис.1.2. Схема после первого упрощения
1.2. Рассчитываем общую емкость конденсаторов C2 и C345, соединенных
параллельно по формуле
C2345=C345+C2=1,176+5=6,176 мкФ
Таким образом, получим упрощенную схему, показанную на рис.1.3:
Рис.1.3
. Схема после второго упрощения
1.3. Теперь эквивалентную общую емкость Сэкв батареи конденсаторов находим по формуле
Cэкв=C1∙C2345C1+C2345=6∙6,1766+6,176=3,043 мкФ
2.Определяем электрический заряд всей батареи конденсаторов
q=Cэкв∙U=3,043∙10-6∙220=6,695∙10-4 Кл
здесь Cэкв=3,043 мкФ=3,043∙10-6 Ф
2.1.В соответствии с упрощенной схемой рис.1.3 определяем заряд на конденсаторе С1
q1=q=6,695∙10-4 Кл
так как заряд, проходящий через последовательно соединенные конденсаторы, одинаков на всех конденсаторах.
3 Рассчитываем напряжения U на каждом из конденсаторов.
3.1