2. Какой будет заряд на конденсаторе, если его емкость составляет 4 микрофарады, а резистор имеет сопротивление 10 Ом? Источник питания имеет ЭДС 16 В и внутреннее сопротивление 2 Ома (см. рисунок). Пожалуйста, выразите ответ в микрокулонах.
Веселый_Смех
Хорошо, давайте рассмотрим эту задачу. Мы имеем конденсатор с емкостью \(C = 4\) микрофарада и резистор с сопротивлением \(R = 10\) Ом. Источник питания обладает электродвижущей силой (ЭДС) \(E = 16\) В и внутренним сопротивлением \(r = 2\) Ома. Наша задача - определить заряд \(q\) на конденсаторе.
Чтобы решить эту задачу, мы можем воспользоваться формулой разрядки конденсатора в цепи, которая выглядит следующим образом:
\[q = C \cdot E \cdot (1 - e^{-\frac{t}{RC}})\]
Где:
\(q\) - заряд на конденсаторе,
\(C\) - емкость конденсатора,
\(E\) - электродвижущая сила источника питания,
\(t\) - время разрядки конденсатора,
\(R\) - сопротивление резистора,
\(e\) - основание натурального логаритма.
Однако, в задаче нам не дано время разрядки конденсатора. Тем не менее, мы можем вывести уравнение для заряда конденсатора в установившемся режиме, когда разрядка конденсатора полностью завершена и заряд остается постоянным.
В установившемся режиме, конденсатор сопротивляется потоку заряда и ток через цепь становится нулевым. Это означает, что сумма ЭДС на источнике и на внутреннем сопротивлении равна нулю:
\[E - Ir = 0\]
Из этого уравнения можно найти ток \(I\):
\[I = \frac{E}{r}\]
Теперь, используя формулу тока в цепи, которая определена как:
\[I = \frac{q}{RC}\]
Мы можем выразить заряд \(q\):
\[q = I \cdot R \cdot C\]
Подставив значение тока \(I = \frac{E}{r}\), получим:
\[q = \frac{E}{r} \cdot R \cdot C\]
Теперь осталось только подставить известные значения и вычислить ответ:
\[q = \frac{16}{2} \cdot 10 \cdot 4 = 320\) мкКл.
Таким образом, заряд на конденсаторе составит 320 мкКл.
Чтобы решить эту задачу, мы можем воспользоваться формулой разрядки конденсатора в цепи, которая выглядит следующим образом:
\[q = C \cdot E \cdot (1 - e^{-\frac{t}{RC}})\]
Где:
\(q\) - заряд на конденсаторе,
\(C\) - емкость конденсатора,
\(E\) - электродвижущая сила источника питания,
\(t\) - время разрядки конденсатора,
\(R\) - сопротивление резистора,
\(e\) - основание натурального логаритма.
Однако, в задаче нам не дано время разрядки конденсатора. Тем не менее, мы можем вывести уравнение для заряда конденсатора в установившемся режиме, когда разрядка конденсатора полностью завершена и заряд остается постоянным.
В установившемся режиме, конденсатор сопротивляется потоку заряда и ток через цепь становится нулевым. Это означает, что сумма ЭДС на источнике и на внутреннем сопротивлении равна нулю:
\[E - Ir = 0\]
Из этого уравнения можно найти ток \(I\):
\[I = \frac{E}{r}\]
Теперь, используя формулу тока в цепи, которая определена как:
\[I = \frac{q}{RC}\]
Мы можем выразить заряд \(q\):
\[q = I \cdot R \cdot C\]
Подставив значение тока \(I = \frac{E}{r}\), получим:
\[q = \frac{E}{r} \cdot R \cdot C\]
Теперь осталось только подставить известные значения и вычислить ответ:
\[q = \frac{16}{2} \cdot 10 \cdot 4 = 320\) мкКл.
Таким образом, заряд на конденсаторе составит 320 мкКл.
Знаешь ответ?