1. Главная
  2. Библиотека
  3. Физика
  4. Вам даны три конденсатора ёмкостями C2=20C3=50` мкФ. На...
Решение задачи на тему

Вам даны три конденсатора ёмкостями C2=20C3=50` мкФ. Найдите ёмкости всех возможных участков цепи, которые можно спаять, используя все три конденсатора одновременно. Подсказка. Необходимо рассмотреть 8 схем. Для упрощения проверки запишите в ответе все

  • Физика
  • #Электричество и магнетизм
  • #Общая физика: механика, термодинамика, электродинамика
Вам даны три конденсатора ёмкостями C2=20C3=50` мкФ. Найдите ёмкости всех возможных участков цепи, которые можно спаять, используя все три конденсатора одновременно. Подсказка. Необходимо рассмотреть 8 схем. Для упрощения проверки запишите в ответе все

Условие:

Вам даны три конденсатора ёмкостями C1=10мкФ, C2=20 мкФ и C3=50` мкФ. Найдите ёмкости всех возможных участков цепи, которые можно спаять, используя все три конденсатора одновременно. Подсказка. Необходимо рассмотреть 8 схем. Для упрощения проверки запишите в ответе все полученные значения в порядке возрастания, округлив до целых единиц мкФ.

Решение:

Для решения задачи мы рассмотрим все возможные способы соединения трех конденсаторов: последовательное и параллельное соединение.

  1. Параллельное соединение: При параллельном соединении ёмкости складываются:

    Cпараллельно=C1+C2+C3 C{\text{параллельно}} = C1 + C2 + C3

  2. Последовательное соединение: При последовательном соединении ёмк...

    C1+C3=10+20+50=80мкФ C1 + C3 = 10 + 20 + 50 = 80 \, \text{мкФ}

1C1+1C3=110+120+150 \frac{1}{C1} + \frac{1}{C3} = \frac{1}{10} + \frac{1}{20} + \frac{1}{50}

Сначала найдем общий знаменатель, который равен 100:

110=10100,120=5100,150=2100 \frac{1}{10} = \frac{10}{100}, \quad \frac{1}{20} = \frac{5}{100}, \quad \frac{1}{50} = \frac{2}{100}
Теперь складываем:
1Cпоследовательно=10+5+2100=17100 \frac{1}{C_{\text{последовательно}}} = \frac{10 + 5 + 2}{100} = \frac{17}{100}
Следовательно,
Cпоследовательно=100175.88мкФ6мкФ C_{\text{последовательно}} = \frac{100}{17} \approx 5.88 \, \text{мкФ} \approx 6 \, \text{мкФ}

C1+C2=10+20=30мкФ C1 + C_2 = 10 + 20 = 30 \, \text{мкФ}

Теперь считаем:

1C12+1C3=130+150 \frac{1}{C{12}} + \frac{1}{C_3} = \frac{1}{30} + \frac{1}{50}
Общий знаменатель 150:
130=5150,150=3150 \frac{1}{30} = \frac{5}{150}, \quad \frac{1}{50} = \frac{3}{150}
Складываем:
1C123=5+3150=8150 \frac{1}{C_{123}} = \frac{5 + 3}{150} = \frac{8}{150}
Следовательно,
C123=1508=18.75мкФ19мкФ C_{123} = \frac{150}{8} = 18.75 \, \text{мкФ} \approx 19 \, \text{мкФ}

C1+C3=10+50=60мкФ C1 + C_3 = 10 + 50 = 60 \, \text{мкФ}

Теперь считаем:

1C13+1C2=160+120 \frac{1}{C{13}} + \frac{1}{C_2} = \frac{1}{60} + \frac{1}{20}
Общий знаменатель 60:
120=360 \frac{1}{20} = \frac{3}{60}
Складываем:
1C123=1+360=460 \frac{1}{C_{123}} = \frac{1 + 3}{60} = \frac{4}{60}
Следовательно,
C123=604=15мкФ C_{123} = \frac{60}{4} = 15 \, \text{мкФ}

C2+C3=20+50=70мкФ C2 + C_3 = 20 + 50 = 70 \, \text{мкФ}

Теперь считаем:

1C23+1C1=170+110 \frac{1}{C{23}} + \frac{1}{C_1} = \frac{1}{70} + \frac{1}{10}
Общий знаменатель 70:
110=770 \frac{1}{10} = \frac{7}{70}
Складываем:
1C123=1+770=870 \frac{1}{C_{123}} = \frac{1 + 7}{70} = \frac{8}{70}
Следовательно,
C123=708=8.75мкФ9мкФ C_{123} = \frac{70}{8} = 8.75 \, \text{мкФ} \approx 9 \, \text{мкФ}

Теперь у нас есть все возможные ёмкости:

  • 80 мкФ (все параллельно)
  • 6 мкФ (все последовательно)
  • 19 мкФ (C1 и C2 параллельно, C3 последовательно)
  • 15 мкФ (C1 и C3 параллельно, C2 последовательно)
  • 9 мкФ (C2 и C3 параллельно, C1 последовательно)

Соберем все уникальные значения и отсортируем их:

  • 6 мкФ
  • 9 мкФ
  • 15 мкФ
  • 19 мкФ
  • 80 мкФ

Ответ: 6, 9, 15, 19, 80

Выбери предмет