Конденсатор параллельно резистору
6/10Цепь, состоящая из двух последовательно соединённых резисторов с сопротивлениями \(R_1\) и \(R_2\), первый из которых зашунтирован конденсатором \(C\), подключена к источнику периодического напряжения. Определите среднее значение напряжения на конденсаторе \(U_C\), если известно, что изменение напряжения на конденсаторе много меньше \(U_C\), а напряжение на втором резисторе \(U_2\) изменяется с периодом \(T\) по закону, изображённому на графике.

▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(U_C = \dfrac{R_1\tau}{R_2T}U_2\).
РешениеВоспользуемся тем обстоятельством, что напряжение на конденсаторе остаётся практически постоянным. В течение времени \(\tau\), пока напряжение на втором резисторе равно \(U_2\), через конденсатор протекает ток, равный в среднем \(I_1 = \dfrac{U_2}{R_2} - \dfrac{U_C}{R_1}\). За это время конденсатор приобретает заряд \[\Delta q_1 = I_1\tau = \left(\dfrac{U_2}{R_2} - \dfrac{U_C}{R_1}\right)\tau.\] В течение времени \(T - \tau\), когда напряжение на втором резисторе равно нулю, конденсатор разряжается через резистор \(R_1\). Средний ток через него равен \(I_2 = \dfrac{U_C}{R_1}\), а теряемый конденсатором заряд составляет: \[\Delta q_2 = I_2(T - \tau) = \dfrac{U_C}{R_1}(T - \tau).\] Так как заряд конденсатора за период не изменяется, то приращения \(\Delta q_1\) и \(\Delta q_2\) должны быть одинаковыми: \[\left(\dfrac{U_2}{R_2} - \dfrac{U_C}{R_1}\right)\tau = \dfrac{U_C}{R_1}(T - \tau).\] Отсюда находим: \[U_C = \dfrac{R_1\tau}{R_2T}U_2.\]
Похожие задачи
- Переключение ключа МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Батарея и два конденсатора МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Зарядка через резисторы МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Тепло при переключении ключа МОШ 1990/91, 10 кл.
- Тепло при соединении конденсаторов C и 2C резистором Физтех 2008/09, 11 кл.
- Блок питания и конденсатор МОШ 2009/10, 11 кл.