Найти заряд на конденсаторе С2. Если номиналы резисторов равны: R1=300 Ом, R2=500 Ом, R3=300 м, R4=500 Ом. ЭДС равны 20 В, а емкости конденсаторов равны: С1=100

Предмет: Физика

Раздел предмета: Электричество и магнетизм, цепи постоянного тока

Шаг 1: Анализ схемы

Прежде чем приступить к расчету, важно понять конфигурацию цепи. На рисунке показана схема с четырьмя резисторами и двумя конденсаторами:

• R1 = 300 Ом
• R2 = 500 Ом
• R3 = 300 Ом
• R4 = 500 Ом
• C1 = 100 мкФ
• C2 = 100 мкФ
• ЭДС = 20 В

Шаг 2: Определение эквивалентного сопротивления цепи

Рассмотрим ветви цепи последовательно:

1. Верхняя ветвь: R1 и R3 находятся в серии: $\text{[}{R}_{13}=R1+R3=300+300=600\text{ Ом}\text{]}$
2. Нижняя ветвь: R2 и R4 находятся в серии: $\text{[}{R}_{24}=R2+R4=500+500=1000\text{ Ом}\text{]}$
3. Общая схема: Эти две ветви (с общими сопротивлениями R13 и R24) соединены параллельно. Рассчитаем эквивалентный сопротивление всей цепи: $\text{[}\frac{1}{R_{\text{экв}}}=\frac{1}{R_{13}}+\frac{1}{R_{24}}=\frac{1}{600}+\frac{1}{1000}=\frac{5}{3000}+\frac{3}{3000}=\frac{8}{3000}=\frac{4}{1500}\text{]}\text{[}{R}_{\text{экв}}=\frac{1500}{4}=375\text{ Ом}\text{]}$

Шаг 3: Определение силы тока в цепи

Используем закон Ома для расчета общего тока в цепи: $\text{[}I=\frac{ЭДС}{R_{\text{экв}}}=\frac{20}{375}\approx 0.0533\text{ А}(или53.3\text{ мА})\text{]}$

Шаг 4: Определение напряжения на каждой ветви

Используем формулу для вычисления напряжения на каждой ветви с учетом эквивалентных сопротивлений ветвей R13 и R24:

1. На верхней ветви: $\text{[}{V}_{13}=I\cdot R_{13}=0.0533\times 600\approx 32\text{ В}\text{]}$
2. На нижней ветви: $\text{[}{V}_{24}=I\cdot R_{24}=0.0533\times 1000\approx 53.3\text{ В}\text{]}$

Шаг 5: Напряжение на конденсаторе С2

Так как в данной схеме наши конденсаторы заряжены одинаково из-за параллельного соединения напряжение на R3 равно напряжению на C2 и можно сказать что $\text{(}{V}_{\text{C2}}\approx V_{\text{общее}}-V_{13}\approx 20В\text{)}$

Шаг 6: Расчет заряда на конденсаторе С2

Используем формулу для расчета заряда на конденсаторе: $\text{[}Q=C\cdot V=100\times {10}^{-6}\times 20=2\times {10}^{-3}\text{ Кл или 2 мКл}\text{]}$

Таким образом, заряд на конденсаторе C2 составляет 2 мКл.