2014-05-31
В схеме, изображенной на рис., конденсаторы $C_{1}$ и $C_{2}$ имеют одинаковую емкость $C$. В начальный момент ключи $K_{1}$ и $K_{2}$ разомкнуты, а конденсаторы $C_{1}$ и $C_{2}$ заряжены до разности потенциалов $U_{1}$ и $U_{2}$ соответственно, причем знаки зарядов, размещающихся на пластинах конденсаторов, показаны на рисунке. Какой заряд пройдет через сопротивление $R$ при одновременном замыкании ключей?
Решение:
До замыкания ключей заряды конденсаторов $C_{1}$ и $C_{2}$ равны соответственно $q_{1}=CU_{1}$ и $q_{2}=CU_{2}$, а суммарный заряд $Q_{в}$ на верхних обкладках обоих конденсаторов равен сумме $q_{1}$ и $q_{2}$ таким образом,
$Q_{в}=q_{1}+q_{2}=C(U_{1}-U_{2})$.
Суммарный заряд $Q_{н}$ на нижних пластинах обоих конденсаторов имеет противоположный знак, т. е.
$Q_{н}=-Q_{в}=C(U_{2}-U_{1})$.
Далее, для определенности, будем считать, что $U_{2} > U_{1}$. Тогда $Q_{н}> 0$ и $Q_{в}< 0$.
После замыкания ключей через сопротивления $R, R_{1}$ и $R_{2}$ будет течь ток до тех пор, пока все заряды не скомпенсируются. Заряд $Q_{н}$, существовавший до замыкания ключей на нижних пластинах может быть скомпенсирован только зарядом $Q_{в}$, существовавшим на верхних пластинах. Таким образом, после замыкания ключей через сопротивление $R$ пройдет отрицательный заряд
$Q_{в}=C(U_{1}-U_{2})$
{носителями тока в металлах служат отрицательно заряженные электроны).