Задачи › Переходные процессы в RC-цепях, ток через конденсатор

Разрядка трёх конденсаторов

  1. Разрядка трёх конденсаторов

    Всесибирская 2022/23, заключительный этап, 11 кл. · №25342

    Из трёх одинаковых конденсаторов и трёх разных резисторов собрана изображённая на рисунке схема. Конденсаторы разряжаются, причём напряжение на конденсаторе \(C_1\) всегда в 2 раза больше, чем на \(C_2\), а на \(C_2\) в 2 раза больше, чем на \(C_3\). Определите сопротивление резисторов \(R_2\) и \(R_3\), если сопротивление резистора \(R_1\) равно \(R\).

    Рисунок
    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Раз отношение напряжений на одинаковых конденсаторах постоянно, то постоянно и отношение их зарядов, а значит, и токов разрядки. Запишите правило Кирхгофа для узлов и закон Ома для каждого резистора.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(R_2=\dfrac{R}{3}\), \(R_3=\dfrac{2}{7}R\).

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    Для конденсатора ёмкости \(C\) в любой момент времени выполняется соотношение между приложенным напряжением \(V\) и зарядом \(q\) на пластинах: \(q=CV\). При разрядке конденсатора через него идёт ток разрядки \(I_{\text{р}}=\Delta q/\Delta t\). Отсюда следует, что поскольку отношения напряжений на конденсаторах (\(4:2:1\)) поддерживаются фиксированными, то и отношения токов разрядки в любой момент времени будут такими же (\(4:2:1\)). С учётом этих отношений можно применить первое правило Кирхгофа к трём узлам на схеме и получить следующие соотношения для токов в резисторах: \[I_1=4I,\qquad I_2=6I,\qquad I_3=7I,\] где через \(I\) обозначен ток разрядки через конденсатор \(C_3\). С другой стороны, для напряжений на резисторах получаем из условия задачи соотношения \[V_1=2V,\qquad V_2=V_3=V,\] где через \(V\) обозначено напряжение на конденсаторе \(C_3\). Применение закона Ома к каждому резистору даёт \[2R=V/I,\qquad 6R_2=V/I,\qquad 7R_3=V/I.\] Отсюда получаем \(R_2=R/3\), \(R_3=\dfrac{2}{7}R\).

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиНашли ошибку?

Похожие задачи