Какая будет эквивалентная емкость батареи конденсаторов, если ключи K1, K2, K3 и K4 имеют следующие положения: K1 – выключен, K2 – выключен, K3 – выключен, K4 – включен? Значения емкости конденсаторов представлены следующим образом: C1 = 2 мкФ, C2 = C3 = C4 = C6 = 1 мкФ, C5 = 3 мкФ, C7 = 0,5 мкФ.
Примула
Для решения этой задачи, мы будем использовать правила параллельного и последовательного соединения конденсаторов. Давайте разберемся пошагово:
1. Первое, что нужно сделать, это определить, какие конденсаторы соединены параллельно и последовательно.
Параллельное соединение обозначается двумя вертикальными линиями, а последовательное - одной линией, как на схеме ниже:
|--C1--|
| |
---K1---|---K2---
| |
|--C2--|
| |
---K3---|---K4---
| |
|--C3--|
| |
---K3---|---K4---
| |
|--C4--|
| |
---K3---|---K4---
| |
|--C6--|
|--C5--|
| |
---K1---|---K2---
| |
|--C7--|
2. После этого, мы можем использовать формулы для параллельного и последовательного соединения, чтобы найти эквивалентную емкость батареи.
Для параллельного соединения, общая емкость равна сумме емкостей каждого конденсатора:
\[C_{\text{пар}} = C_1 + C_7\]
Для последовательного соединения, обратное значение общей емкости равно сумме обратных значений емкостей каждого конденсатора:
\[\frac{1}{C_{\text{посл}}} = \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3} + \frac{1}{C_4} + \frac{1}{C_6} + \frac{1}{C_5}\]
3. Теперь, подставим значения емкостей конденсаторов в эти формулы:
\[C_{\text{пар}} = 2 \, \text{мкФ} + 3 \, \text{мкФ} = 5 \, \text{мкФ}\]
\[\frac{1}{C_{\text{посл}}} = \frac{1}{1 \, \text{мкФ}} + \frac{1}{1 \, \text{мкФ}} + \frac{1}{1 \, \text{мкФ}} + \frac{1}{1 \, \text{мкФ}} + \frac{1}{3 \, \text{мкФ}} = \frac{21}{3} \, \text{мкФ}\]
Теперь вычислим обратное значение общей емкости для получения значения \(C_{\text{посл}}\):
\[\frac{1}{C_{\text{посл}}} = \frac{3}{21} = \frac{1}{7}\]
\[C_{\text{посл}} = 7 \, \text{мкФ}\]
Таким образом, эквивалентная емкость батареи конденсаторов при заданных положениях ключей будет равна \(C_{\text{пар}} + C_{\text{посл}} = 5 \, \text{мкФ} + 7 \, \text{мкФ} = 12 \, \text{мкФ}\).
Надеюсь, это решение понятно и информативно для школьника.
1. Первое, что нужно сделать, это определить, какие конденсаторы соединены параллельно и последовательно.
Параллельное соединение обозначается двумя вертикальными линиями, а последовательное - одной линией, как на схеме ниже:
|--C1--|
| |
---K1---|---K2---
| |
|--C2--|
| |
---K3---|---K4---
| |
|--C3--|
| |
---K3---|---K4---
| |
|--C4--|
| |
---K3---|---K4---
| |
|--C6--|
|--C5--|
| |
---K1---|---K2---
| |
|--C7--|
2. После этого, мы можем использовать формулы для параллельного и последовательного соединения, чтобы найти эквивалентную емкость батареи.
Для параллельного соединения, общая емкость равна сумме емкостей каждого конденсатора:
\[C_{\text{пар}} = C_1 + C_7\]
Для последовательного соединения, обратное значение общей емкости равно сумме обратных значений емкостей каждого конденсатора:
\[\frac{1}{C_{\text{посл}}} = \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3} + \frac{1}{C_4} + \frac{1}{C_6} + \frac{1}{C_5}\]
3. Теперь, подставим значения емкостей конденсаторов в эти формулы:
\[C_{\text{пар}} = 2 \, \text{мкФ} + 3 \, \text{мкФ} = 5 \, \text{мкФ}\]
\[\frac{1}{C_{\text{посл}}} = \frac{1}{1 \, \text{мкФ}} + \frac{1}{1 \, \text{мкФ}} + \frac{1}{1 \, \text{мкФ}} + \frac{1}{1 \, \text{мкФ}} + \frac{1}{3 \, \text{мкФ}} = \frac{21}{3} \, \text{мкФ}\]
Теперь вычислим обратное значение общей емкости для получения значения \(C_{\text{посл}}\):
\[\frac{1}{C_{\text{посл}}} = \frac{3}{21} = \frac{1}{7}\]
\[C_{\text{посл}} = 7 \, \text{мкФ}\]
Таким образом, эквивалентная емкость батареи конденсаторов при заданных положениях ключей будет равна \(C_{\text{пар}} + C_{\text{посл}} = 5 \, \text{мкФ} + 7 \, \text{мкФ} = 12 \, \text{мкФ}\).
Надеюсь, это решение понятно и информативно для школьника.
Знаешь ответ?