дано: E = 12 В r = 2 Ом R = 1 Ом C = 2 мкФ = 2 * 10^-6 Ф
найти: a) U_AB (разомкнутый ключ) b) U_AB (замкнутый ключ) c) U_BD (замкнутый ключ) d) U_AD (замкнутый ключ) e) q - заряд конденсатора f) явления при замыкании/размыкании ключа с лампочкой
решение:
a) При разомкнутом ключе ток через резистор не течет, напряжение на конденсаторе равно нулю. Напряжение между точками А и В равно ЭДС источника: U_AB = E = 12 В
b) При замкнутом ключе конденсатор заряжается до напряжения, равного напряжению на резисторе. Общее сопротивление цепи: R_общ = R + r = 1 Ом + 2 Ом = 3 Ом Ток в цепи: I = E / R_общ = 12 В / 3 Ом = 4 А Напряжение на резисторе (и на конденсаторе): U_AB = U_R = I * R = 4 А * 1 Ом = 4 В
c) Напряжение между точками B и D равно напряжению на внутреннем сопротивлении источника: U_BD = I * r = 4 А * 2 Ом = 8 В
d) Напряжение между точками A и D равно ЭДС источника: U_AD = E = 12 В
e) Заряд конденсатора: q = C * U_AB = (2 * 10^-6 Ф) * 4 В = 8 * 10^-6 Кл = 8 мКл
f) Если резистор заменить лампочкой: При замыкании ключа лампочка ярко вспыхнет (большой ток заряда конденсатора), а затем её яркость уменьшится до постоянного уровня, соответствующего току через лампочку и внутреннее сопротивление источника. При размыкании ключа конденсатор разряжается через лампочку, вызывая её кратковременную вспышку. Яркость вспышки при размыкании может быть меньше, чем при замыкании, в зависимости от параметров лампочки и конденсатора.
ответ: a) U_AB = 12 В b) U_AB = 4 В c) U_BD = 8 В d) U_AD = 12 В e) q = 8 мКл f) При замыкании - яркая вспышка, затем меньшая яркость; при размыкании - кратковременная вспышка.