Question

Jaka jest siła elektromotoryczna ogniwa o oporze wewnętrznym r = 5 Ω, zasilającego obwód przedstawiony na rysunku 17.6, jeżeli R1 = R2 = 50 Ω, R3 = 20 Ω, a kondensator o pojemności C = 5 μF naładowany jest ładunkiem Q =20 μC?

Answer 1

Układ możemy przedstawić w prostszej postaci, będzie nam łatwiej wyliczać. W załączniku przedstawiłem kolejne etapy uproszczenia.

Oporniki i , połączone równolegle można zastąpić jednym opornikiem , o oporze równym:









W stanie ustalonym kondensator jest w pełni naładowany, a napięcie na jego okładkach wynosi:



Ponieważ kondensator połączony jest równolegle z opornikiem , na oporniku tym panuje to samo napięcie. W związku z tym natężenie prądu płynącego przez ten opornik (równe natężeniu prądu w obwodzie) wynosi:



Możemy obliczyć pozostałe napięcia:





Wartość siły elektromotorycznej obliczymy korzystając z drugiego prawa Kirchhoffa - suma napięć w oczku obwodu wynosi 0. Pamiętając o kierunkach strzałek napięć zapisujemy więc równanie:





Odpowiedź: Wartość siły elektromotorycznej wynosi 10 wolt.