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

Конденсатор параллельно резистору

  1. Конденсатор параллельно резистору

    МОШ 1994/95, 10 кл.
    6/10

    Цепь, 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.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(U_C = \dfrac{R_1\tau}{R_2T}U_2\).

    Решение

    Воспользуемся 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: \[U_C = \dfrac{R_1\tau}{R_2T}U_2.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи