Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 704 RSS
←   Март 2020   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Открыта: 14-07-2005

Автор
Калашников О.А.

Статистика

704 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

RFpro.ru: Консультации по физике


РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Лучшие эксперты в разделе

Михаил Александров
Статус: Академик
Рейтинг: 1048
∙ повысить рейтинг » 		Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 805
∙ повысить рейтинг » 		CradleA
Статус: Профессор
Рейтинг: 358
∙ повысить рейтинг »

∙ Физика

Номер выпуска:2330
Дата выхода:20.03.2020, 10:15
Администратор рассылки:Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)
Подписчиков / экспертов:146 / 73
Вопросов / ответов:1 / 1

Консультация # 197977: Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: Три плоских конденсатора с емкостями C1 = 2 мкФ, C2 = 2 мкФ и C3 = 4 мкФ и допустимыми напряжениями U1 = 1000 В, U2 = 450 В, U3 = 250 В соединены в батарею. При каком соединении конденсаторов можно получить наибольшее напряжение? Чему равно это напряжение и соответствующая ёмкость батареи? Сде...

Консультация # 197977:

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Три плоских конденсатора с емкостями C1 = 2 мкФ, C2 = 2 мкФ и C3 = 4 мкФ и допустимыми напряжениями U1 = 1000 В, U2 = 450 В, U3 = 250 В соединены в батарею. При каком соединении конденсаторов можно получить наибольшее напряжение? Чему равно это напряжение и соответствующая ёмкость батареи? Сделать рисунок.

Дата отправки: 15.03.2020, 09:53
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, dar777!
Дано: C1 = 2 мкФ, C2 = 2 мкФ и C3 = 4 мкФ , U1д = 1000 В, U2д = 450 В, U3д = 250 В .
Вычислить Uм , Cb

Решение : Наибольшее напряжение можно получить при последовательном соединении всех трёх конденсаторов, поскольку цитирую "При последовательном соединени конденсаторов напряжения складываются, заряды одинаковы…" (см учебную статью "Соединения конденсаторов" Ссылка1 ), тогда как "При параллельном соединении конденсаторов… напряжения одинаковые" и поэтому максимальное напряжение батареи не может превысить U3д = 250 В - допустимое напряжение самого низковольтного конденсатора из трёх.

Ёмкость батареи из 3х последовательно-соединённых конденсаторов вычисляется однозначно по формуле
Cb = 1 / (1/C1 + 1/C2 + 1/C3) = 1 / (1/2 + 1/2 + 1/4) = 4 / 5 = 0,8 мкФ

Однако, на вопрос "Чему равно это напряжение" есть 2 варианта ответа в зависимости от последовательности действий с конденсаторами.

Вариант1 : Если разряженные конденсаторы сначала соединили последовательно, а затем подали напряжение на батарею, тогда ч-з все конденсаторы протекут одинаковые заряды q (как в выше-статье).
Из соотношения C1·U1 = C2·U2 = C3·U3 = q можно задать U3 = U3д = 250 В и убедиться, что на остальных конденсаторах напряжение НЕ превысило допустимое значение. Проверяем:
U1 = U3·C3 / C1 = 250·4/2 = 500 В < U1д - не превышено, ok!
U2 = U3·C3 / C2 = 250·4/2 = 500 В > U2д превышено!

Значит, "слабое звено" в системе - это конденсатор C2 . Именно он (а не C3) ограничивает наибольшее допустимое напряжение батареи. Вычислим его:
U2 = U2д = 450 В
U1 = U2д·C2 / C1 = 450·2/2 = 450 В < U1д - не превышено, ok!
U3 = U2д·C2 / C3 = 450·2/4 = 225 В < U3д - не превышено, ok!
Uм = U2д + U1 + U3 = 450 + 45 0 + 225 = 1125 Вольт


Вариант2 : Если конденсаторы сначала зарядили каждый до его максимально-допустимого напряжения (тут уже заряды НЕ одинаковы!), а затем соединили последовательно-согласно (как в приложенной мною схеме), тогда напряжение батареи будет максимально возможным и равно сумме допустимых напряжений каждого конденсатора:
Uм = U1д + U2д + U3д = 1000 + 450 + 250 = 1700 Вольт.

Такое напряжение долго не продержится. За считанные секунды оно заметно спадает по экспоненциальному закону со скоростью, зависящей от токов утечки реальных конденсаторов.

Ответ : Ёмкость батареи Cb = 0,8 мкФ,
Наибольшее напряжение равно 1125 Вольт при зарядке заранее-собранной батареи,
либо равно 1700 Вольт при индивидуальной зарядке каждого конденсатора до его макси-допустимого напряжения.

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 18.03.2020, 13:19

5
Это самое лучшее решение!
-----
Дата оценки: 18.03.2020, 14:15
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Оценить выпуск | Задать вопрос экспертам

главная страница  |  стать участником  |  получить консультацию
техническая поддержка

Дорогой читатель!
Команда портала RFPRO.RU благодарит Вас за то, что Вы пользуетесь нашими услугами. Вы только что прочли очередной выпуск рассылки. Мы старались. Пожалуйста, оцените его. Если совет помог Вам, если Вам понравился ответ, Вы можете поблагодарить автора - для этого в каждом ответе есть специальные ссылки. Вы можете оставить отзыв о работе портале. Нам очень важно знать Ваше мнение. Вы можете поближе познакомиться с жизнью портала, посетив наш форум, почитав журнал, который издают наши эксперты. Если у Вас есть желание помочь людям, поделиться своими знаниями, Вы можете зарегистрироваться экспертом. Заходите - у нас интересно!
МЫ РАБОТАЕМ ДЛЯ ВАС!
В избранное