1. Главная
  2. Библиотека
  3. Физика
  4. Комплект конденсаторов состоит из двух конденсаторов ем...
Решение задачи на тему

Комплект конденсаторов состоит из двух конденсаторов емкостью С1 = 45 пФ и трех конденсаторов емкостью С2 = 90 пФ. Все пять конденсаторов нужно соединить в схему с двумя выводами так, чтобы эквивалентная емкость между этими выводами равнялась С0 = 60 пФ.

  • Физика
  • #Электричество и магнетизм
  • #Общая физика: механика, термодинамика, электродинамика
Комплект конденсаторов состоит из двух конденсаторов емкостью С1 = 45 пФ и трех конденсаторов емкостью С2 = 90 пФ. Все пять конденсаторов нужно соединить в схему с двумя выводами так, чтобы эквивалентная емкость между этими выводами равнялась С0 = 60 пФ.

Условие:

Комплект конденсаторов состоит из двух конденсаторов емкостью С1 = 45 пФ и трех
конденсаторов емкостью С2 = 90 пФ. Все пять конденсаторов нужно соединить в схему с двумя
выводами так, чтобы эквивалентная емкость между этими выводами равнялась С0 = 60 пФ.
Нарисуйте эту схему и приведите расчет ее емкости.

Решение:

Для достижения эквивалентной емкости $C0 = 60 \, \text{пФ}$ с использованием двух конденсаторов емкостью $C1 = 45 \, \text{пФ}$ и трех конденсаторов емкостью $C_2 = 90 \, \text{пФ}$, мы можем рассмотреть различные способы соединения конденсаторов.

Шаг 1: Определение возможных сое...

  1. : При последовательном соединении емкости складываются по формуле:

    1C1+1C2 \frac{1}{C1} + \frac{1}{C_2}

  2. : При параллельном соединении емкости складываются:

    C1+C2 C1 + C_2

  3. Соединим два конденсатора C2C_2 параллельно:

    C2+C2=90пФ+90пФ=180пФ C2 + C_2 = 90 \, \text{пФ} + 90 \, \text{пФ} = 180 \, \text{пФ}

  4. Теперь соединим этот результат последовательно с C1C_1:

    1C1+1C2параллельно \frac{1}{C1} + \frac{1}{C_{2\text{параллельно}}}
    1Cэкв=145пФ+1180пФ \frac{1}{C_{\text{экв}}} = \frac{1}{45 \, \text{пФ}} + \frac{1}{180 \, \text{пФ}}

    Приведем к общему знаменателю:

    1Cэкв=4180+1180=5180 \frac{1}{C_{\text{экв}}} = \frac{4}{180} + \frac{1}{180} = \frac{5}{180}
    Cэкв=1805=36пФ C_{\text{экв}} = \frac{180}{5} = 36 \, \text{пФ}

Это не дает нужный результат.

  1. Соединим три конденсатора C2C_2 параллельно:

    C2+C2=90пФ+90пФ+90пФ=270пФ C2 + C2 = 90 \, \text{пФ} + 90 \, \text{пФ} + 90 \, \text{пФ} = 270 \, \text{пФ}

  2. Теперь соединим этот результат последовательно с C1C_1:

    1C1+1C2параллельно \frac{1}{C1} + \frac{1}{C_{2\text{параллельно}}}
    1Cэкв=145пФ+1270пФ \frac{1}{C_{\text{экв}}} = \frac{1}{45 \, \text{пФ}} + \frac{1}{270 \, \text{пФ}}

    Приведем к общему знаменателю:

    1Cэкв=6270+1270=7270 \frac{1}{C_{\text{экв}}} = \frac{6}{270} + \frac{1}{270} = \frac{7}{270}
    Cэкв=270738.57пФ C_{\text{экв}} = \frac{270}{7} \approx 38.57 \, \text{пФ}

Это также не дает нужный результат.

Теперь попробуем соединить один C2C2 и затем соединить это с двумя оставшимися C2C_2 последовательно.

  1. Параллельное соединение:

    C1+C2=45пФ+90пФ=135пФ C1 + C_2 = 45 \, \text{пФ} + 90 \, \text{пФ} = 135 \, \text{пФ}

  2. Соединяем два оставшихся C2C_2 последовательно:

    1C2+1C2=190пФ+190пФ=290 \frac{1}{C2} + \frac{1}{C_2} = \frac{1}{90 \, \text{пФ}} + \frac{1}{90 \, \text{пФ}} = \frac{2}{90}
    Cпоследовательно=902=45пФ C_{\text{последовательно}} = \frac{90}{2} = 45 \, \text{пФ}

  3. Теперь соединим CпоследовательноC{\text{последовательно}}:

    Cпараллельно+Cпоследовательно=135пФ+45пФ=180пФ C{\text{параллельно}} + C_{\text{последовательно}} = 135 \, \text{пФ} + 45 \, \text{пФ} = 180 \, \text{пФ}

Это также не дает нужный результат.

Пробуем соединить два C2C2 последовательно.

  1. Параллельное соединение:

    C1+C1=45пФ+45пФ=90пФ C1 + C_1 = 45 \, \text{пФ} + 45 \, \text{пФ} = 90 \, \text{пФ}

  2. Соединяем это с C2C_2:

    1Cпараллельно+1C2 \frac{1}{C{\text{параллельно}}} + \frac{1}{C_2}
    1Cэкв=190пФ+190пФ=290 \frac{1}{C_{\text{экв}}} = \frac{1}{90 \, \text{пФ}} + \frac{1}{90 \, \text{пФ}} = \frac{2}{90}
    Cэкв=902=45пФ C_{\text{экв}} = \frac{90}{2} = 45 \, \text{пФ}

В результате, чтобы получить эквивалентную емкость C2C2 параллельно и один C1C_1 последовательно с этим соединением.

Таким образом, схема будет выглядеть следующим образом:

  • Два конденсатора C2C_2 (90 пФ) соединены параллельно.
  • Один конденсатор C1C_1 (45 пФ) соединен последовательно с полученной емкостью.

Эта схема обеспечит необходимую эквивалентную емкость.

Выбери предмет