разность потенциалов конденсаторов при последовательном соединении

Конденсатор емкостью 4,0 мкФ заряжен до разности потенциалов 300 В, а конденсатор 2,0 мкФ заряжен до разности потенциалов 180 В. Какая разность потенциалов установится на обкладках конденсаторов, если их соединить разноименными полюсами?(последовательное соединение)

	Комментарий модератора
	Совет: хотите получить ответ, приложите схему соединения.

0

это расчетное задание. Поэтому задачи у всех разные

0

0

Сообщение от zer0mail Не по теме: Ну-ну...

zer0mail, если согласиться с тем, что у конденсатора есть полюса, то ни с чем не согласиться уже и не сможешь. Куда ведут эти "ведущие" университеты?

0

С "полюсом" я еще готов смириться (термин используемый и хотя бы понятный) Но вот "перетекание" заряда, которое дает ни 480, ни 260 и ни 140 меня огорчает. Значит не только студенты, но и некоторые преподаватели тяжело больны "ЕГОЙ" (понимать не надо, думать тоже не надо, надо выбрать/дать правильный ответ. А если опечатка в условии или в ответе?).

1

Незнаю. завтра пойду выпытывать) он мне еще одну задачу забраковал) на ровном месте)

0

Сообщение от zer0mail С "полюсом" я еще готов смириться (термин используемый и хотя бы понятный) Но вот "перетекание" заряда, которое дает ни 480, ни 260 и ни 140 меня огорчает.

Боюсь, - одно из другого проистекает. Тут я, конечно, не о Вас. Но полюса же, - характеристика объекта, а не процесса. У магнитов и дипольных молекул они есть. Но, что бы их поменять нужно в корне изменить или даже разрушить объект. Конденсатор же вообще может быть не заряжен. У него есть пластины или обкладки, но полюсов у него нет. Именно язык формулировки задачи и характеризует её создателей. И порождает ход решения. Отсюда всё. Помните у Жванецкого: - "Знакомьтеся, это наш глауный терапеут!".

2

верный ответ 630В

2

Страна должна знать своих героев. Теперь, кроме названия ВУЗа мне интересно, как зовут преподавателя (вдруг он вечный двигатель разработает) . Покажи ответ преподавателя лектору курса: интересно, что он скажет (хотя не исключено, что они курят одинаковую травку)

1

лектор и преподаватель это одно лицо)))
разноименное соединение будет при последовательном соединении)
и разность потенциалов будет находиться как U=Q/C
где:
Q=U1C1-U2C2
а C находим из : 1/C=1/C1 + 1/C2
в итоге получаем U=630

1

Ни фига себе, какая каша в голове у вашего преподавателя-лектора! А если он соединит два одинаковых конденсатора, оба заряжены до U, то в результате получит не 2U, а 0?

Пусть посмотрит на простейшую схему умножителя напряжения: http://payalo.at.ua/index/koll... nija/0-220, там два одинаково заряженных конденсатора соединяются последовательно и с них снимается двойное напряжение.

Ну крайний случай, пусть зайдет в лабораторию и сделает эксперимент И эти люди преподают физику

2

Сообщение от Makelroy лектор и преподаватель это одно лицо))) разноименное соединение будет при последовательном соединении) и разность потенциалов будет находиться как U=Q/C где: Q=U1C1-U2C2 а C находим из : 1/C=1/C1 + 1/C2 в итоге получаем U=630

Если я правильно понял, то это значит, что если параллельно соединить пару одинаковых, одинаково же заряженных конденсаторов, то напряжение пропадёт. Интереснее обратное. Если распилить конденсатор, - оно появится! Никогда не говорите об этом никому! Никогда. Кроме неприятностей ничего не получите. Человечество никогда не созреет до такого знания.

1

Я понимаю, есть студенты-двоечники. Но двоечники-преподаватели (причем лекторы) - это что-то новенькое

0

0

Коллеги, а может через энергию? Полная энергия до соединения:

После соединения (параллельно):

отсюда найдём U₁ или U₂
Энергия уменьшится из за Джоулева тепла.

0

Преподаватель соединяет последовательно, минусом к плюсу. Параллельное дает либо 140 (+-) либо 260 (++)

0

ну как есть....
во всяком случае получил зачет. хоть и тройку)))

0

Сообщение от Makelroy во всяком случае получил зачет. хоть и тройку

Добавлено через 31 минуту

Сообщение от zer0mail Преподаватель соединяет последовательно

Да, Извиняюсь, было другое соединение, но закон сохранения можно пристенгуть и сюда.

0

Сообщение от IGPIGP Если я правильно понял, то это значит, что если параллельно соединить пару одинаковых, одинаково же заряженных конденсаторов, то напряжение пропадёт. Интереснее обратное. Если распилить конденсатор, - оно появится! Никогда не говорите об этом никому! Никогда. Кроме неприятностей ничего не получите. Человечество никогда не созреет до такого знания. Не по теме: zer0mail, Вы меня опередили! :good: :friends:

Должен признать, что погорячился и высказался неверно.
Конденсатор, штука хитрая. Два проводника разделённые слоем диэлектрика. Звучит просто. Но когда мы говорим о заряде, то обычно имеем ввиду симметрично заряженный конденсатор, - на положительной обкладке не досатет электронов до электронейтральности с разницей +q, а на отрицательной есть их избыток с разницей -q от электронейтральности, нуля то есть. Тогда общий заряд Q= q +q то есть заряды противоположного знака складываются по модулю. Так оно и происходит при заряде внешним полем (разностью потенциалов). Но можно зарядить одну обкладку (совершив работу только над ней, шерстяной тряпочкой или внешним полем). Тогда вторая обкладка получается электронейтральной. Заряд на ней поляризован но в сумме равен нулю. В этом случае заряд конденсатора равен заряду одной пластины. В принципе можно придумать много схем получения несимметричного заряда и при заряженности обеих пластин, в том числе и зарядами одного знака. Понятно что если конденсатор заряжен зарядом одного знака с обеих сторон, то общим зарядом будет их разность. То есть при равных зарядах одного знака разности потенциалов не получится.
Давайте представим себе пару конденсаторов С с зарядом q каждый, соединённых по предложенной схеме.
Путь заряд на первой обкладке первого по ходу: +q/2
Тогда вторая (она же первая для второго)) содержит заряд +q + (-q) = 0!
И третья содержит -q/2
Общий заряд обоих - заряд конденсатора из двух заряженных обкладок, экранированных одной электронейтральной обкладкой, равен суме зарядов заряженных обкладок по модулю. То есть Q=q/2+q/2 =q. Емкость конденсатора равна:
C=C^2/2C=C/2 и значит напряжение U=2q/c = 2Uo, то есть удвоилось!
Для предложенного условия:
q1=1200мКл - по 600 на обкладку
q2=360мКл - по 180...
Тогда заряды при предложенном соединении:
первая первого:+600
вторая первого (первая второго): -600 +180 = -420
и вторая второго -180
Если при получения общего заряда, следовать формальной логике (по части предметной не уверен))) то нужно вычесть заряды одного знака соседних обкладок: (-420) - (-180) = -240 (Вольт расслабьтесь, это микрокулоны, а не вольты))
Тогда общий заряд - сумма по модулю оставшихся противоположных зарядов:
Q=600+240=840
А емкость C=2*4/(2+4)= 4/3
И напряжение U=3*840/4=630V!
Сомнение вызывает, верно ли пользоваться такой арифметикой для средней обкладки, при различной емкости конденсаторов. То есть, так ли (при равной внешней разности потенциалов), выглядит заряд несимметрично заряженного "тройного", как и заряд симметрично заряженного "тройного" - то есть, того что зарядили внешним U и его средняя обкладка электронейтральна. Что-то противится во мне этому. Завтра (уже сегодня)), попробую додумать. Если кто поможет, буду только рад.
ps ну и наворотил.) Но не пропадать же добру...

1

Сомнения:
Давайте вернёмся к одинаковым конденсаторам. Соберём из них 3-кондесатор (не оригинально)), соединив последовательно. Пусть, в первом случае участок между внутренними пластинами электронейтрален. Тогда присоединив слева и справа заряды +q/2 и -q/2, получим разность потенциалов, равную удвоенной разности потенциалов на каждом отдельно расположенном конденсаторе при заряде q. Так как этого же электрического состояния мы уже добились, соединив два q-заряженных конденсатора, пластинами несущими противоположные заряды и доказали: U=2Uo.
Теперь представим, что электронейтральную систему из этих же, последовательно соединенных конденсаторов мы подвергнем следующему:
1. Зарядим участок между внутренними пластинами зарядом +q/2.
2. Зарядим левую пластину +q/2 и правую -q/2.
Пусть, сначала мы сообщили левой пластине первого конденсатора заряд +q/2, тогда получается, что на первом конденсаторе не должно быть разности потенциалов... Заряды пластин одинаковы по знаку и абсолютной величине и если их замкнуть то не будет движения зарядов и ни какой работы не совершится.
Теперь, сообщим правой пластине второго конденсатора заряд -q/2. Видно, что разность потенциалов в системе, определяется разностью потенциалов на втором конденсаторе. Поскольку мы убедились, что энергетически нет разницы замкнуты ли между собой пластинки первого конденсатора (они ведут себя как одно заряженное тело) то общий заряд для второго конденсатора 3/2 q (весь заряд слева + тот что на правой пластине по модулю). То есть энергетически, это тоже самое, что зарядить одиночный, второй конденсатор, несимметрично зарядами +q и -q/2 и это значит, что разность потенциалов на нём U=(2/3)(C/q)=(2/3)Uo !!!
Это меньше напряжения на одиночном С с зарядом q.
Интересно, что если замкнуть наш 3-ной конденсатор, то получим обратно заряд q =q/2 + q/2 (внутренний заряд останется в конденсаторе) и это значит, что фактическая емкость нашего 3 - конденсатора: Cs =q/U = 3/2(q/Uo). В то время как емкость при последовательном соединении (без заряда на участок между внутренними пластинами), как мы помним Сs = (C*C)/(C+C)=C/2. А это втрое меньше.
И тут одно из двух. Или я понаписывал ерунды, или объяснил своё отношение к академической электростатике в некоторых её воплощениях. Не ко всей конечно. Просто, некорректных задач очень много.

Миниатюры

 

1

Мы не можем сообщить внутренним пластинам заряд q/2, а внешним q/2 и -q/2, поскольку конденсатор устроен так, что заряды на пластинах одинаковы по величине и противоположны по знаку. При последовательном соединении конденсаторов с одинаковыми зарядами (но разными емкостями) их можно рассматривать как один большой. Но если заряды различны, то нет (и эта задача служит демонстрацией к этому замечанию).

Принцип нейтральности конденсатора ("физика") важнее правила расчета емкости последовательного соединения конденсаторов (которое можно рассматривать как один конденсатор только при условии нейтральности "внутренней" обкладки). А полагать, что в задаче на внешних обкладках мистическим образом образуется "средний q" вообще бред, т.к. заряду там просто некуда деться. Просто будет два соединенных конденсатора, каждый со своим исходным зарядом и напряжением.

Я уже приводил пример про удвоитель напряжения - и такие схемы реально работают (интересно, как объясняет "преподаватель" их работу) .

Замечание: если пропускать через кондесаторы из задачи переменный ток, то они будут вести себя как один конденсатор, поскольку дельта q на пластинах одинаковы по абсолютной величине.

0