Источник с защитой и конденсатор

Question

На рисунке показана вольтамперная характеристика источника напряжения. Если сила тока в подключённой к источнику цепи меньше $I_0 = 1$ А, то напряжение на клеммах источника равно $U_0 = 10$ В. Если же сила тока в цепи превышает величину $I_0$, то в источнике срабатывает защита от перегрузки, и напряжение $U$ на его клеммах начинает убывать с ростом силы тока $I$ по линейному закону, пока при силе тока $2I_0$ (ток короткого замыкания) напряжение $U$ не обращается в ноль.

К клеммам этого источника подключили цепь, состоящую из последовательно соединённых резистора сопротивлением $R_0 = 15$ Ом и незаряженного конденсатора. К моменту, когда конденсатор полностью зарядился, в резисторе выделилось количество теплоты $Q_0 = 12$ мкДж. Затем цепь отсоединили от источника, разрядили конденсатор, заменили резистор на другой с сопротивлением $R_1 = 5$ Ом, и вновь подключили цепь к клеммам источника.

Чему равна максимальная сила тока, протекающего в цепях с резисторами $R_0$ и $R_1$?
Чему равна ёмкость включённого в цепь конденсатора?
Какое количество теплоты выделится в резисторе $R_1$ к моменту полной зарядки конденсатора?

Accepted Answer

1) максимальная сила тока, протекающего в цепях с резисторами $R_0$ и $R_1$, равна $I_{\max}^{(0)} = \dfrac{U_0}{R_0} = \dfrac{2}{3}$ А и $I_{\max}^{(1)} = \dfrac{2I_0U_0}{I_0R_1 + U_0} = \dfrac{4}{3}$ А соответственно; 2) ёмкость включённого в цепь конденсатора равна $C = \dfrac{2Q_0}{U_0^2} = 0{,}24$ мкФ; 3) в резисторе $R_1$ к моменту полной зарядки конденсатора выделится количество теплоты $Q_1 = \dfrac{I_0R_1(3U_0 - I_0R_1)}{U_0(U_0 + I_0R_1)}\,Q_0 = \dfrac{5}{6}Q_0 = 10$ мкДж

Источник с защитой и конденсатор

Похожие задачи