Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 13876
2020-04-03 
Конденсатор емкостью $C_{1} = 1 мкФ$ заряжен до разности потенциалов $U_{0} = 300 В$. К нему через идеальный диод D и катушку индуктивностью $L$ подключают незаряженный конденсатор емкостью $C_{2} = 2 мкФ$ (рис.). До какой разности потенциалов зарядится этот конденсатор после замыкания ключа K? Индуктивность $L$ достаточно велика, так что процесс перезарядки происходит медленно.
Решение:
В условии не случайно сказано, что индуктивность $L$ достаточно велика и поэтому процесс перезарядки происходит медленно. Отсюда следует, что потерь на излучение нет. Кроме того, как обычно, контур считается идеальным, следовательно, тепловых потерь также нет, а значит, можно использовать закон сохранения энергии в виде
$\frac{C_{1}U_{0}^{2}}{2} = \frac{C_{1}U_{1}^{2} }{2} + \frac{C_{2} U_{2}^{2}}{2}$.
Далее запишем закон сохранения электрического заряда:
$C_{1}U_{0} = C_{1}U_{1} + C_{2}U_{2}$.
Приведенная система уравнений позволяет найти искомую величину:
$U_{2} = 2U_{0} \frac{C_{1} }{C_{1} + C_{2} } = 200 В$
На этом можно было бы завершить решение, но интересно посчитать, чему равно напряжение $U_{1}$ в этот момент. Посчитали? И еще. А что было бы, если бы диод в схеме отсутствовал?
Конденсатор емкостью $C_{1} = 1 мкФ$ заряжен до разности потенциалов $U_{0} = 300 В$. К нему через идеальный диод D и катушку индуктивностью $L$ подключают незаряженный конденсатор емкостью $C_{2} = 2 мкФ$ (рис.). До какой разности потенциалов зарядится этот конденсатор после замыкания ключа K? Индуктивность $L$ достаточно велика, так что процесс перезарядки происходит медленно.
Решение:
В условии не случайно сказано, что индуктивность $L$ достаточно велика и поэтому процесс перезарядки происходит медленно. Отсюда следует, что потерь на излучение нет. Кроме того, как обычно, контур считается идеальным, следовательно, тепловых потерь также нет, а значит, можно использовать закон сохранения энергии в виде
$\frac{C_{1}U_{0}^{2}}{2} = \frac{C_{1}U_{1}^{2} }{2} + \frac{C_{2} U_{2}^{2}}{2}$.
Далее запишем закон сохранения электрического заряда:
$C_{1}U_{0} = C_{1}U_{1} + C_{2}U_{2}$.
Приведенная система уравнений позволяет найти искомую величину:
$U_{2} = 2U_{0} \frac{C_{1} }{C_{1} + C_{2} } = 200 В$
На этом можно было бы завершить решение, но интересно посчитать, чему равно напряжение $U_{1}$ в этот момент. Посчитали? И еще. А что было бы, если бы диод в схеме отсутствовал?
