Вопросы Для Новичков. Проверка Знаний

[Saneoc]

А где вопрос то?

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[span]

Добро. Хотели вопрос, получите :

Есть два одинаковых идеальных конденсатора емкостью по 2 мкФ каждый. Один из них заряжен до напряжения 100В, а второй полностью разряжен. Конденсаторы соединяются параллельно посредством идеальных (т.е., без сопротивления) проводников. Подключение происходит мгновенно, коммутационных потерь нет.

Что при этом произойдет?

Успехов!

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Электронщик]

Что при этом произойдет?

Тот конденсатор который в момент присоединения второго конденсатора был заряжен розрядится на тот который небыл заряжен? И общая ёмкость составит 4мкФ.

Изменено 5 апреля, 2009 пользователем Электронщик

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[span]

И все? Вы решили, что все так просто? Тогда наводящие вопросы :

1. До какого напряжения разрядится заряженный конденсатор?

2. До какого напряжения зарядится разряженный конденсатор?

3. Что будет с энергией ?

Успехов!

[Электронщик]

И все? Вы решили, что все так просто? Тогда наводящие вопросы :

1. До какого напряжения разрядится заряженный конденсатор?

2. До какого напряжения зарядится разряженный конденсатор?

3. Что будет с энергией ?

Если расматривать присоединяемый конденсатор ( розряженый ) как резистор и учитывая что у конденсатора сопротивление довольно большое то заряженый конденсатор должен очень быстро розрядится а тот конденсатор на который произошло розряжение должен нагрется, если же учесть что при параллельном соединении резисторов напряжение на них одинаковое, а конденсаторы представить в данном случае как резисторы ( хотя это ж можно так расматриваеть если у нас цепь переменного тока ) то получается что и на одном и на втором конденсаторе должно быть напряжение близкое к 100В, почему я думаю что не ровно 100В потому что со временем конденсатор розряжается, а пока произойдёт соединение двух конденсаторов пройдёт время к тому же ёмкостя конденсаторов маленькие а значить розряд будет быстрым, а насчёт того что будет с энергией я думаю что часть энергии при присоединении уйдёт в свет и тепло ( когда мы присоединяем видим искру ( дуговой розряд ), а искра это свет и тепло ), ну и часть энергии уйдёт на заряд второго конденсатора и время до того как присоединится второй конденсатор- хотя если вы написали что коммутационных потерь нет то вв таком случае то что я написал можно не учитывать.

Хотя это всего лишь мои размишления.

Изменено 5 апреля, 2009 пользователем Электронщик

[mac_sim]

Что при этом произойдет?

Большой взрыв (шутка). На ёмкости можно не обращать внимания, ибо они равные. Напряжение выровняется и станет равным половине исходного. Будет 50В на каждом. С мощностью немного посложнее, тут уже нужно учесть ёмкость. По формуле E=(CU^2)/2 получается: E=(2мкФ*100^2)/2 =(0,000002*10000)/2 =0,01 Вт или 10мВт. Это исходная мощность заряда в первом конденсаторе, половина её перетечёт в другой конденсатор и будет по 5мВт в каждом из них. Могу ошибаться с чтением формул и преобразовании чисел, если что поправьте.

[span]

...

Внимательнее читайте условие: нет не только коммутационных потерь, но и конденсаторы с проводниками (тоже) идеальные...

...Напряжение выровняется ... . По формуле E=(CU^2)/2 получается: E=(2мкФ*100^2)/2 =(0,000002*10000)/2 =0,01 Вт или 10мВт. Это исходная мощность заряда в первом конденсаторе, половина её перетечёт в другой конденсатор и будет по 5мВт в каждом из них...

Только не мощность, а энергия. В первом случае (до подключения разряженного конденсатора) численно энергию системы Вы определили верно - действительно будем иметь 10 мДж, а вот во втором случае (если согласиться с Вами, что после коммутации напряжение на обоих кондесаторах станет одинаковым и равным 50В), получим:

Е = (4мкФ * (50В)²)/2 = 5 мДж, т.е., вдвое меньше исходной.

Куда же, в таком случае, "испарилась" половина энергии?

Успехов!

Изменено 6 апреля, 2009 пользователем span

[Vladlog]

Собщ=2*С=4мкФ;

Еобщ=Е;

путем простой математики приходим к

Uобщ=корень из (U^2/2)= примерно 70,710678118654752440084436210485 Вольт.

[span]

Что ж. Давайте оценим возможность того, что Вы предложили. До коммутации на на заряженном конденсаторе был заряд

Q = C*U = 2*10^-6 Ф * 100 В = 2*10^-4Кл, а на разряженном - 0 Кл.

Если, как Вы утверждаете, после коммутации напряжение на конденсаторах стало "примерно 70,710678118654752440084436210485 Вольт", то то это означает, что (суммарный) заряд на них стал равен:

Qобщ = Cобщ*Uобщ = 4*10^-6 Ф * 70,7 В = примерно 2,8*10^-4Кл.

Т.е., после коммутации произошло весьма заметное увеличение заряда (не менее чем на 40%).

Весьма интересно, откуда же появился этот "дополнительный" заряд?

Успехов!

[Vladlog]

Да уж... Вот я пролетел (забыл истины)...

Конечно, в замкнутой системе действует закон сохранения заряда.

Q=C*U;

Q=C*U1=2*C*U2;

U2=U1/2=50В;

Q0=C*U=2*10-6 * 100 = 2*10-4 Кл;

Q1=2*10-6 * 50 = 1*10-4 Кл;

Q2=2*10-6 * 50 = 1*10-4 Кл;

Q0=Q1+Q2;

Плюс, в таковой системе, действует и Закон Сохранения Энергии (а где он не действует? ), только я забыл, что при зарядке конденсатора совершается работа по разделению положительных и отрицательных зарядов, которая, согласно ЗСЭ, равна энергии, приобретаемой конденсатором.

Т.е.

Чтобы второй конденсатор зарядился до 50В, надо совершить работу (затратить энегрию) E=(C*U^2)/2=2*10-6 * 2500 / 2 = 2,5*10-3 Дж;

Такая же работа будет совершена, чтобы разрядить первый конденсатор со 100В до 50В;

Таким образом, на работу по перезарядке конденсаторов будет затрачено 2 раза по 2,5*10-3 Дж = 5*10-3 Дж; (вот куда "испаряется" 5 мДж)

Проверяем, Eначальное=Eобщ.+Eперезарядки=5*10-3 Дж + 5*10-3 Дж = 10мДж.

Вроде так?

[span]

...при зарядке конденсатора совершается работа..., которая...равна энергии, приобретаемой конденсатором...Т.е.

Чтобы второй конденсатор зарядился до 50В, надо совершить работу (затратить энегрию) E=(C*U^2)/2=2*10-6 * 2500 / 2 = 2,5*10-3 Дж;

Согласен.

Такая же работа будет совершена, чтобы разрядить первый конденсатор со 100В до 50В;

А вот с этим не согласен.

Во-первых при разрядке конденсатор отдает свою энергию, т.е., сам совершает работу...

Во-вторых, отдаваемая им энергия не равна той, которую приобрел второй конденсатор...

Отдаваемую конденсатором энергию можно определить как разность значений его исходной (при 100В) и конечной (при 50В) энергий, т.е., имеем: [2*10^-6 Ф * (100 В)²]/2 - [2*10^-6 Ф * (50 В)²]/2 = 7,5*10^-3 Дж. На зарядку второго конденсатора от 0 до 50В необходимо затратить 2,5*10^-3 Дж. Итого: первый отдал 7,5*10^-3 Дж, второй 2,5*10^-3 Дж из них "забрал", а судьба еще 5*10^-3 Дж по-прежнему неизвестна... .

Успехов!

[Vladlog]

а судьба еще 5*10^-3 Дж по-прежнему неизвестна... .

Полистал литературу, много думал...

Понял, что с законом сохранения энергии, как я его представил в своем посте, напутал...

Вернее - частично напутал.

В общем мы имеем потерю в 5 мДж, согласно расчетам.

Тратится она на работу по переносу заряда из одного конденсатора в другой.

Мы имеем исходный заряд на первом конденсаторе Q0=C*U=2*10-6 * 100 = 2*10^-4 Кл;

После соединения, заряды поделятся, согласно закону сохранения заряда, на обоих конденсаторах будет по 1*10^-4 Кл, т.е. ровно 1*10^-4 Кл переместится из одного конденсатора в другой.

Работа по перемещению заряда q между точками с потенциалами, разность между которыми равна U: A=q*U.

Нам надо переместить заряд q=1*10^-4 Кл, разность потенциалов у нас 100-50=50В (Дж/Кл).

A=1*10^-4(Кл)*50(Дж/Кл)=5*10^-3 Дж, на которую нам надо затратить 5*10^-3 Дж энергии.

Eисх=(2мкФ*100²)/2=10мДж;

Eитог=(4мкФ*50²)/2=5мДж;

Eпереноса=A=5мДж.

Рассмативать динамику переходного процесса мы не будем, он довольно сложен, придется отказаться от пренебрежения многих величин, определиться с геометрическими параметрами конденсаторов, проводников, чтобы можно было оперировать напряженностями полей внутри конденсаторов, электромагнитными полями, различного рода излучениями и т.д. и т.п. Для этого придется очень многое повторять и изучать из курса физики, а по крайней мере мне это делать нет времени, а по большому счету - лень...

По этому возьмем формулу A=q*U, опустив ее вывод и доказательство как аксиому.

[span]

Работа по перемещению заряда...

1. Даже чисто математически так определять работу по перемещению зарядов нельзя, поскольку одновременно с перераспределением зарядов будет изменяться и разность потенциалов (несколько утрируя: если для первого перемещаемого заряда она 50В, то для последнего - малоотличима от нуля).

2. Теперь о физике. Выше об этом я уже говорил - при перемещении зарядов от высокого потенциала к низкому работы совершать (т.е., затрачивать на это энергию) не требуется, наоборот, сами перемещаемые (точнее, перемещающиеся) заряды в этом случае совершают работу...

Успехов!

[Vladlog]

Хорошо, тогда я - сдаюсь... Прошу Вашего разъяснения, куда деется энегрия?

То, что она уходит на ЭМ излучение или нагрев, в зависимости от принятых условий соединения, если рассматривать процесс в динамике, понятно, только вот как посчитать?

[pliss]

<...>Cобщ<...>

C_общ... С_общ... Надо как раз с ней разобраться, какая она, эта "С_общ".

Как соеденены ёмкости для протекающего тока в момент разряда и какую емкость считать общей, вот с чем надо определится. Тут недостача и найдётся. Так как-то.

P.S. А то - на всех электролюбительских форумах, так же как хитрый span, пишут - емкости соединены параллельно... Дурят начинающих. А они, бедные, мучаются - мол излучение, работа, потери...

Изменено 22 апреля, 2009 пользователем pliss

[pliss]

<...>Q=C*U1=2*C*U2;

U2=U1/2=50В;<...>

Куды дели 50В?!!

[Vladlog]

<...>Q=C*U1=2*C*U2;

U2=U1/2=50В;<...>

Куды дели 50В?!!

А из приведенной в цитате формулы разве не ясно?

[pliss]

Из формулы, куда денется - ясно, не ясно куда оно денется из конденсатора переменной ёмкости заряженного до 100В. При изменении ёмкости.

[Vladlog]

не ясно куда оно денется из конденсатора переменной ёмкости заряженного до 100В. При изменении ёмкости.

Из физики это тоже все ясно... Если интересно и не лень, стоит посмотреть учебник.

Сложность как раз в том, куда уходит энергия?

Подождем, что скажет span.

Надеюсь, он знает ответ и выложил эту задачку не для очередной полемики...

[pliss]

Я как раз и клоню к тому, что никуда она не "уходит", то есть энергия изменится изменится конечно, но ровно на такую величину которая равна работе по изменению емкости. Для соединения двух конденсаторов это описано в самом условии задачи конденсаторы с одинаковой емкостью СОЕДИНИЛИ - это и есть та самая недостача энергии. Именно это упускают из вида при решении.

Это становится очевидным для конденсатора переменной ёмкости который не надо ни с чем соединять и путаться в проводах. Пока над системой не совершена работа, энергия её не изменится. Можно изменить перекрытие пластин, расстояние между ними, диэлектрик можно поменять - но всё это будет та работа, которая изменит энергию системы.

И никакой диссипации, излучения и прочего шарлатанства.))

Изменено 23 апреля, 2009 пользователем pliss

[span]

Vladlog

Вы были близки к решению данной задачи, но ... ушли в сторону. Вопрос же не зря был поставлен в форме "Что при этом произойдет".

Раскрывать решение пока не буду - задачка в основном на понимание и ее электротехническое решение достаточно тривиально. Конечно, я чуток схитрил и одной величины в условии не указал, но получению качественного решения задачи это не мешает...

pliss

Это становится очевидным для конденсатора переменной ёмкости...

Что ж, аналогия с КПЕ вполне приемлема в плане описания закономерностей изменения напряжения на заряженном конденсаторе при изменении его емкости. Но на этом аналогия закончилась. При изменении емкости заряженного КПЕ неизбежно совершается работа (наиболее просто это проследить на КПЕ в виде плоского конденсатора, емкость которого изменяют за счет изменения расстояния между пластинами). А вот какая работа совершается при мгновенном соединении двух конденсаторов, причем без коммутационных потерь - Вы так и не раскрыли...

Успехов!

[pliss]

Именно это я и раскрыл. Ещё раз: совершается работа по изменению ёмкости путём присоединения дополнительного конденсатора. Причём, совершенно безразлично, с потерями в процессе присоединения это происходит или без. Дополнительные потери возникнут - да. Но - дополнительные к работе по увеличению ёмкости.

То есть, в задаче - эта работа не "найти", а "дано".

P.S. Гораздо изящнее запутать начинающих так:

Конденсатор заряжен до напряжения U. Конденсатор замыкается идеальным проводником и абсолютно без всяких потерь на коммутацию? Что при этом произойдет?))

Изменено 23 апреля, 2009 пользователем pliss

[Vladlog]

И никакой диссипации, излучения и прочего шарлатанства.))

А я считаю, что (при сопротивлении проводов = 0) энергия уйдет именно на излучение, так как при перезарядке конденсаторов будет прокетать ток.

Если течет ток, создается магнитное поле, а это шарлатанством назвать сложно.

А так как этот ток не постоянен, то будет возникать элетромагнитное излучение.

Вопрос же не зря был поставлен в форме "Что при этом произойдет".

Чем короче соединительные провода тем быстрее будет изменение тока (из-за меньшей индуктивности), больше энергия ЭМ излучения, меньше время переходного процесса.

Если излучением пренебречь, будет происходить беконечный колебательный процесс перезарядки конденсаторов.

Где-то так.

[Dimasjan]

Ответ к 1-ой задаче.

Имея мощность(P)=75 Вт

Напряжение(U)=220 В

R1=1000 Ом

Найдем сопротивление лампы будет Rл=(U^2)/P=220^2/75=48400/75=645,3 Ом пренебрегая cos(фи)

Так как сопротивления соеденены последовательно тогда общее сопротивление найдется как сумма послед.соед. тоесть,

Rсум=R1+Rл=1000+645,3=1645,3 Ом

Напряжение остается неизменным, тогда зная формулу мощности находим ЕЕ.

P=U*I*cos(фи), or P=U^2/R , or P=I^2*R;

Следовательно P=220^2/1645.3=29,41Вт.

Ответ: Потребляемая мощность уменьшиться.

Я угадал???

ОТвет к задаче №2.

Диод служит как однополупериодный выпрямитель и если по ном параметрам он проходит, то с чего бы его пробивало?.

Надеюсь правильно сказал??? Если нет то подскажите.

Задача №3.

Я понял что нужно ставить делитель напряжения. А вот как посчитали что сопротивления по 1кОм надо. Обьясните пожалуйста, а то чет не чет.

Изменено 9 мая, 2009 пользователем Dimasjan

[Dimasjan]

Расскажите лучше про транзисторы (полевые), как расчитать его параметры, какое нужно включить сопротивление там на базу, коллектор, эмитер чтобы он работал нормально??? Нарисуйте пару схемак простеньких что бы человек ее выполнил и радовался. Вот я недавно надыбал у себя телек ему лет 20 нашел там транзисторы КТ209К,а что с ним делать куда можно прилепить мне неизвестно. Показали бы фотки логич элементов (я не когда не видел). Итп. А то про эту лампочку глаза уже читать не могут. Новичек зайдет глянет и ужаснется. Понятно что вы знаете и очнь умны, но люди заходят не для того чтобы посмотреть как другие знают, а для того чтобы почерпнуть для себя что то новое. То что можно применить на практике, а не ТЕОРИЯ. Вы бы тогда им ссылки давали на учебники, где только теорие все напичкано. Кому интересно про лампочки и облучательные установки то купите книгу ГАЗАЛОВ "Светотехника ...". Расскажите за типовые звенья которые применяются в схемах. Простенький расчет.

Кто где учился?