Ćwiczenie 8.

Kondensator, pojemność

Zadanie

Do sieci prądu stałego przyłączono kondensator z opornikiem. Obliczyć czas ładowania kondensatora, jeżeli: C=10μF, R=2kΩ, U=10V

C

i

R

uC

uR

U

Rozwiązanie

• napięcie na okładkach kondensatora

⎛

t ⎞

⎜

− ⎟

u = U 1 −

T

c

e

⎜⎜

⎟⎟

⎝

⎠

• prąd ładowania kondensatora

t

−

U

T

i =

e

R

1

stała czasowa obwodu T =

2

R ⋅ C i energia pola elektrycznego W =

Cu

c

2

Zakładamy, że kondensator osiąga stan naładowania po czasie t=3 T (trzech stałych czasowych obwodu) zatem:

T = R ⋅ C = 2 ⋅103 ⋅10 ⋅10 6

− = 2 ⋅10 3

− s]

[

Korzystając z równań na u i prąd c

i wyliczamy wartości chwilowe prądu i napięcia na okładkach kondensatora

t

0

10 20 30 40 50 60

[ms]

u

0 3,935 6,321 7,769 8,647 9,179 9,502 [V]

c

i

5,000

3,033 1,839 1,116 0,677 0,410 0,249

[mA]

w

0 77,4.10-6

199,8.10-6

301,8.10-6

373,8.10-6 421,3.10-6

451,4.10-6

[Ws]

c

Zadania do rozwiązania 1. Zadanie

Obliczyć pojemność baterii kondensatorów przedstawionej na rysunku. Wyznaczyć napięcia na okładkach kondensatorów. Dane: C 1=5μF; C 2=10μF; C 3=25μF, U=20V.

C1

C3

C2

U

Odp.: pojemność baterii C=9,375μF; napięcie U 1 na okładkach kondensatora C 1

i C 2 i napięcie U 2 na kondensatorze C 3

U 1=12,5V; U 2=7,5V; U= U 1+ U 2=20V

2. Zadanie

Obliczyć pojemność baterii kondensatorów i wyznaczyć napięcia na ich okładkach jeżeli C 1=25μF; C 2=5μF; C 3=15μF, U=100V

C 1

C 2

C 3

U

Odp.: C=28,75μF; napięcia na kondensatorach U =100V;

=25V

=75V

c1

Uc2

Uc3

3. Zadanie

Naszkicuj przebiegi i( t), u (

(

c t) i wc t)

ładowania kondensatora w obwodzie

z opornikiem, jeżeli C = 20 F

μ , R = Ω

k

1

, U = 20V .

Document Outline

  • Zadania do rozwiązania