🎄 🎄

Решение задачи: Зависимость тока в RC-цепи при разрядке конденсатора

Photo

Я понял, вам нужно найти зависимость тока $i_2(t)$ и построить график. Давайте решим эту задачу.

Задание 1

Для начала проанализируем схему. У нас есть последовательная RC-цепь, где конденсатор $C$ заряжается через резистор $R_1$, а затем разряжается через резистор $R_2$.

  1. Зарядка конденсатора:
    Когда ключ замыкается, конденсатор начинает заряжаться через резистор $R_1$. Ток $i_2(t)$ в этот момент равен нулю, так как весь ток идет на зарядку конденсатора.

  2. Разрядка конденсатора:
    После того как конденсатор полностью зарядится до напряжения $U_0$, ток через него прекращается. Затем, когда ключ размыкается, конденсатор начинает разряжаться через резистор $R_2$. Ток $i_2(t)$ в этот момент определяется законом Ома и экспоненциальным законом разрядки конденсатора.

  3. Расчет тока $i_2(t)$:
    Ток $i_2(t)$ во время разрядки конденсатора можно выразить как:

    $i_2(t) = \frac{U_0}{R_2} \cdot e^{-\frac{t}{R_2C}}$

    где:

    • $U_0 = 120 \, \text{В}$ - начальное напряжение на конденсаторе
    • $R_2 = 20 \, \text{Ом}$ - сопротивление резистора $R_2$
    • $C = 50 \, \text{мкФ} = 50 \cdot 10^{-6} \, \text{Ф}$ - емкость конденсатора
  4. Подстановка значений:

    $i_2(t) = \frac{120}{20} \cdot e^{-\frac{t}{20 \cdot 50 \cdot 10^{-6}}} = 6 \cdot e^{-\frac{t}{10^{-3}}} = 6 \cdot e^{-1000t}$

    Таким образом, $i_2(t) = 6e^{-1000t}$

  5. График тока $i_2(t)$:

    График представляет собой экспоненциально убывающую функцию, начинающуюся с значения 6 А в момент времени $t=0$ и стремящуюся к 0 по мере увеличения времени.

    • При $t = 0$: $i_2(0) = 6 \, \text{А}$
    • При $t = \infty$: $i_2(\infty) = 0 \, \text{А}$

    Время постоянной времени $\tau = R_2 \cdot C = 20 \cdot 50 \cdot 10^{-6} = 10^{-3} \, \text{с} = 1 \, \text{мс}$. Это время, за которое ток уменьшается в $e$ раз (примерно в 2.7 раза).

Ответ:
Зависимость тока $i_2(t)$ выражается формулой $i_2(t) = 6e^{-1000t}$. График - экспоненциально убывающая функция.

thinking img
progress gif

Текст скопирован
Готово
Ошибка
×