図の回路は長時間aの位置にあり、その後スイッチはbの位置になります。 Vb = 12 V、C = 10 mF、R = 20 Wの場合a。)スイッチ前後の抵抗を流れる電流は? b)t 3秒の前/後のコンデンサ?

図の回路は長時間aの位置にあり、その後スイッチはbの位置になります。 Vb = 12 V、C = 10 mF、R = 20 Wの場合a。)スイッチ前後の抵抗を流れる電流は? b)t 3秒の前/後のコンデンサ?
Anonim

回答:

下記参照

説明:

NB問題の抵抗器の単位をチェックし、それがあるべきであると仮定する #オメガ#

スイッチがaの位置にある場合、回路が完成するとすぐに、コンデンサが電源に充電されるまで電流が流れると予想されます。 #V_B#.

充電プロセスの間に、我々はKirchoffのループルールから持っています:

#V_B - V_R - V_C = 0#どこで #V_C# コンデンサのプレートを横切る降下です。

または

#V_B - i R - Q / C = 0#

その時間を区別することができます。

#0 - (di)/(dt)R - i / C = 0を意味します#それに注目して #i =(dQ)/(dt)#

これはIVで分離され解決される #i(0)=(V_B)/ R#として、

#int_((V_B)/ R)^(i(t))1 / i(di)/(dt) dt = - 1 /(RC)int_0 ^ t dt#

#i =(V_B)/ R e ^( - 1 /(RC)t)#これは指数関数的な減衰です。コンデンサは徐々に充電されるため、そのプレートを横切る電位降下はソースと等しくなります。 #V_B#.

そのため、回路が長時間閉じていると #i = 0#. そのため、bに切り替える前にコンデンサまたは抵抗のどちらにも電流が流れません。

Bに切り替えた後 、我々はRC回路を見ています、そのプレートの向こう側の降下がゼロになる点まで放電するコンデンサ。

放電プロセスの間に、我々はKirchoffのループ規則から持っています:

#V_R - V_C = 0はi R = Q / C#を意味します

放電プロセスでは: #i =色(赤)( - )(dQ)/(dt)#

繰り返しになりますが、次のようになります。

#は(di)/(dt)R = - i / Cを意味します

これは次のように分離して解きます。

#int_(i(0))^(i(t))1 / i(di)/(dt) dt = - 1 /(RC)int_0 ^ t dt#

#implies i = i(0)e ^( - t /(RC))#

この例では、コンデンサが完全に充電されていて電圧が #V_B#、 私達はことを知っています #i(0)= V_B / R = 12/20 = 0.6A#.

これは、スイッチがbで閉じた直後の電流です。

など:

#i(t)= 0.6 e ^( - t /(RC))#

最後に #t = 3# 我々は持っています:

#i(3)= 0.6 e ^( - 3 /(20 cdot 10 ^( - 2)))= 1.8倍10 ^( - 7)A#