Конденсатор емкостью 4.0 мкф заряжен до разности потенциалов 300 В, а конденсатор емкостью 2.0 мкф заряжен до разности потенциалов 180 В. Какая разность потенциалов установится на обкладках конденсаторов, если их соединить в одном случае одноименными, а в другом случае - разноименными полюсами.

При параллельном соединении конденсаторов общая емкость равна сумме емкостей.

$C_{12}=C_1+C_2$ 

Заряд конденсатора определяется формулой:

$Q=CU$           (1)

При соединении одноименными полюсами, часть заряда конденсатора с большей разностью потенциалов перейдет к конденсатору с меньшей разностью потенциалов. Как следует из анализа формулы (1), при уменьшении заряда первого конденсатора, разность потенциалов на нем будет уменьшаться, а на втором - заряд будет увеличиваться и будет увеличиваться разность потенциалов. Процесс закончится установлением равновесия потенциалов: разность потенциалов на первом и на втором конденсаторах станет одинаковой. Общий заряд останется неизменным, а он равен сумме зарядов каждого конденсатора.

$Q_1=C_1U_1$           $Q_2=C_2U_2$           

$Q_{12}= C_1U_1+C_2U_2$

$U_{12}=\frac{Q_{12}}{C_{12}}=\frac{C_1U_1+C_2U_2}{C_1+C_2}$         (2)


При соединении разноименными полюсами произойдет перезаряд конденсатора с меньшим зарядом: сначала его заряд уменьшится до нуля, а потом он начнет заряжаться зарядом противоположной полярности.  Как и в первом случае, процесс закончится установлением одинаковой разности потенциалов на первом и втором конденсаторе.  При этом общий заряд равен разности зарядов.     

$U_{12}=\frac{Q_{12}}{C_{12}}=\frac{C_1U_1-C_2U_2}{C_1+C_2}$            (3)

Подставляйте исходные данные в (2) и (3) соответственно для соединения одноименными и разноименными полюсами.

Комментарии