Решение задачи по физике: анализ токов в RC-цепи при зарядке конденсатора

Photo

Привет! Сейчас разберем эту задачу по физике.

Задание 1: Ток через амперметр A1

После замыкания ключа, конденсатор начинает заряжаться. Изначально, когда конденсатор не заряжен, он ведет себя как короткое замыкание. Ток через амперметр $A_1$ определяется сопротивлением $R_2$. По мере зарядки конденсатора, ток через него уменьшается, и, следовательно, ток через $R_2$ (и амперметр $A_1$) тоже уменьшается. В конечном итоге, когда конденсатор полностью зарядится, ток через него прекратится, и ток через $A_1$ станет минимальным (но не нулевым, так как есть резистор $R_2$).

Ответ: Монотонно уменьшается.

Задание 2: Ток через амперметр A2

В начальный момент времени, когда конденсатор не заряжен, он ведет себя как короткое замыкание, и ток через амперметр $A_2$ максимален. По мере зарядки конденсатора, ток через него уменьшается, пока не станет равным нулю, когда конденсатор полностью зарядится.

Ответ: Монотонно уменьшается.

Задание 3: Ток через амперметр A3

Амперметр $A_3$ измеряет общий ток в цепи. В начальный момент времени, когда конденсатор не заряжен, ток через него максимален, и общий ток в цепи также максимален. Этот ток делится между резистором $R_2$ и конденсатором. По мере зарядки конденсатора, ток через него уменьшается, а ток через резистор $R_1$ увеличивается, так как падение напряжения на $R_1$ увеличивается. В конечном итоге, когда конденсатор полностью зарядится, ток через него станет равным нулю, и весь ток пойдет через резистор $R_1$. Таким образом, ток через амперметр $A_3$ сначала уменьшается (из-за уменьшения тока зарядки конденсатора), а затем увеличивается (из-за увеличения тока через $R_1$).

Ответ: Сначала уменьшается, затем увеличивается.

Photo

Привет! Сейчас решим оставшиеся задачи по физике.

Задание 4: Ток через амперметр A2 сразу после замыкания ключа

Сразу после замыкания ключа конденсатор ведет себя как короткое замыкание. Это означает, что все напряжение источника $E$ прикладывается к резистору $R_1$. Ток через амперметр $A_2$ будет определяться только сопротивлением $R_1$.

По закону Ома: $I = \frac{E}{R_1} = \frac{14 \text{ В}}{2 \text{ кОм}} = \frac{14}{2000} \text{ А} = 0.007 \text{ А} = 7 \text{ мА}$

Ответ: 7

Задание 5: Напряжение на резисторе R1 сразу после замыкания ключа

Сразу после замыкания ключа конденсатор ведет себя как короткое замыкание. Это означает, что все напряжение источника $E$ прикладывается к резистору $R_1$.

Таким образом, напряжение на резисторе $R_1$ равно напряжению источника: $U_{R1} = E = 14 \text{ В}$

Ответ: 14

Задание 6: Ток через амперметр A1 сразу после размыкания ключа

После продолжительного времени после замыкания ключа конденсатор полностью заряжен и ток через него равен нулю. После размыкания ключа конденсатор начинает разряжаться через резистор $R_2$. Ток через амперметр $A_1$ будет определяться напряжением на конденсаторе (которое равно $E$) и сопротивлением $R_2$.

По закону Ома: $I = \frac{E}{R_2} = \frac{14 \text{ В}}{5 \text{ кОм}} = \frac{14}{5000} \text{ А} = 0.0028 \text{ А} = 2.8 \text{ мА}$

Ответ: 2.8

thinking img
progress gif

Текст скопирован
Готово
Ошибка
×