Схемы цепей постоянного тока с конденсаторами даны на рисунке.
а. Определите заряд конденсатора ёмкости 4 мкФ в стационарном режиме.
б. Чему равно напряжение между точками \(A\) и \(B\) в стационарном режиме? Что покажет вольтметр с внутренним сопротивлением 5 кОм, если его подключить к точкам \(A\) и \(B\)?
в. Определите стационарное напряжение на всех конденсаторах, если все сопротивления одинаковы.
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
а. Источник 300 В питает делитель, и конденсатор \(C=4\) мкФ висит параллельно одному из плеч. Через конденсатор ток нулевой, поэтому деление напряжений такое же, как без него. По схеме на этом плече 200 В, значит
\[ q=CV=4\cdot10^{-6}\cdot200=8\cdot10^{-4}\ \text{Кл}. \]Два плеча делителя относятся как \(1:2\) (например, 100 кОм и 200 кОм): на большем сопротивлении \(200\) В из трёхсот.
б. Без вольтметра конденсаторы разорвали цепь, постоянный ток равен нулю, и потенциалы точек \(A\) и \(B\) «зависли» так, как их расставили ёмкостный и резистивный делители. Разность \(V_{AB}=60\) В. Если подключить электромагнитный вольтметр с \(r=5\) кОм, появится путь для тока, потенциалы перестроятся, и прибор покажет уже не 60 В, а напряжение нового делителя. Поэтому 60 В — это напряжение до подключения прибора; измерять его нужно электростатическим вольтметром.
в. Все сопротивления одинаковы. Резистивные делители дают на трёх конденсаторах напряжения 30 В, 30 В и 60 В (два «малых» конденсатора сидят на одинаковых плечах, третий — на сумме двух плеч).