Электрическая схема. Опечатка в ответах или у идея не верна?

[DimaM]

oleg_teleg
В задаче постоянный ток. Подставьте в ваши формулки $\omega=0$.

[oleg_teleg]

DimaM в сообщении #1373883 писал(а):

oleg_teleg
В задаче постоянный ток. Подставьте в ваши формулки $\omega=0$.

Но тогда ведь получится напряжение на конденсаторе бесконечность, а на катушке ноль. Это как-то странно...

-- 03.02.2019, 19:12 --

Видимо это получается из-за того, что конденсатор не сможет провести ток, а катушка может выдержать любую разность потенциалов?

[pppppppo_98]

oleg_teleg в сообщении #1373899 писал(а):

Но тогда ведь получится напряжение на конденсаторе бесконечность, а на катушке ноль. Это как-то странно...

вы вообще представлете что физически представляет из себя конденсатор?

Для рассматриваемой ситуации эдс самоиндукции $\mathcal{E}_i=-\L \frac{d\, I}{d\,t}, I=const \implies \mathcal{E}_i=0$

[DimaM]

oleg_teleg в сообщении #1373899 писал(а):

Но тогда ведь получится напряжение на конденсаторе бесконечность

Нет, мы знаем, что напряжение на конденсаторе конечно. Чему тогда равен ток через конденсатор?

oleg_teleg в сообщении #1373899 писал(а):

а на катушке ноль

Ну да. Какой, значит, ток в катушке?

Обращаю ваше внимание, что в ваших формулах $I$ в разных строчках означает разные величины. Хорошо бы добавить индексы, чтоб не путаться.

[oleg_teleg]

DimaM в сообщении #1373982 писал(а):

Нет, мы знаем, что напряжение на конденсаторе конечно. Чему тогда равен ток через конденсатор?

Думаю, что тогда должен быть ток равен нулю, так как $U_{\text{на конденсаторе}}\omega C=I_{\text{через конденсатор}}$ (тогда если слева будет ноль, то и справа тоже). Но это чисто математическое обоснование. А физически как это можно объяснить? Я почитал, что по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. Но а почему сначала мог течь, а после переходного процесса уже не может? Вначале ведь тоже между обкладками был диэлектрик.

DimaM в сообщении #1373982 писал(а):

Ну да. Какой, значит, ток в катушке?

Получается, что тоже ноль. Если напряжение ноль, а ток пропорционален напряжению, выходит что и ток равен нулю.
Индексами снабдил!

С лампой и источником $\varepsilon = I_1R_{\text{лампы}}+\dfrac{I_1}{\omega C}$ это с учетом пренебрежения $r$.

В ветви с катушкой $\varepsilon = I_2\omega L+I_2R_{resistor}$ это с учетом пренебрежения $r$.

-- 04.02.2019, 13:19 --

pppppppo_98 в сообщении #1373916 писал(а):

вы вообще представлете что физически представляет из себя конденсатор?

Для рассматриваемой ситуации эдс самоиндукции $\mathcal{E}_i=-\L \frac{d\, I}{d\,t}, I=const \implies \mathcal{E}_i=0$

Спасибо, математически понял. Физически конденсатор - две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик.

[DimaM]

oleg_teleg в сообщении #1374044 писал(а):

Думаю, что тогда должен быть ток равен нулю

Верно. А напряжение на конденсаторе какое?
Здесь удобнее написать в более общем виде ${\cal E}=U_R+U_C=I_1R_{\mbox{лампы}}+U_C$.

oleg_teleg в сообщении #1374044 писал(а):

Получается, что тоже ноль. Если напряжение ноль, а ток пропорционален напряжению, выходит что и ток равен нулю.

У вас же ниже верное уравнение написано. Подставляете $\omega=0$ и находите ток $I_2$.

[Ascold]

Если не хотите решать дифференциальных уравнений или вводить реактивные сопротивления, то лучше сделать так, как Вы начинали:
1. Ключ замкнут. Рассмотрим контур "источник-лампа-конденсатор". Хоть в условии задачи этого не сказано явно, но будем подразумевать(иначе без времён замыкания/размыкания ключа её не решить), что замнут он физически бесконечно большое время, т.е. конденсатор за это время полностью зарядился

oleg_teleg в сообщении #1373876 писал(а):

То есть просто у него будет сопротивление бесконечность, будет вести себя как диэлектрик?

А он и есть диэлектрик(зажатый между проводящими обкладками) - почитайте в учебнике 10 класса, что такое конденсатор, и что значит "конденсатор зарядился".
Из этого вытекает, что в итоге ток через конденсатор станет равен чему? А напряжение на нём? А на лампе?
Рассмотрим контур "источник-катушка-резистор".
Катушка при замыкании ключа, конечно же, не сразу даст через себя ток, но мы же ждём бесконечно долго, а омическое сопротивление идеальной катушки ноль, следовательно, ток через катушку станет равен чему?

2. Ключ размыкают, получается LC контур с омическими потерями, энергия, запасённая в конденсаторе и в катушке по мере затухания колебаний превратится в джоулево тепло на резисторе и лампе, в этой части Вы рассуждали верно.

[wrest]

(oleg_teleg, о токе через конденсатор)

oleg_teleg в сообщении #1374044 писал(а):

Я почитал, что по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. Но а почему сначала мог течь, а после переходного процесса уже не может? Вначале ведь тоже между обкладками был диэлектрик.

Диэлектрик там не главное, между обкладками мог бы быть и вакуум.
Очень упрощенно происходит так. Электроны (или другие заряженные частицы), действительно, не перепрыгивают с обкладки на обкладку конденсатора, в этом смысле между обкладками ток не течёт. Но электроны, тем не менее, входят в один контакт конденсатора и выходят с другого, так что "снаружи" это выглядит так, как будто ток через конденсатор идёт. Происходит это потому, что конденсатор может накапливать заряды, в этом его суть. Сперва конденсатор "заряжается" -- на одной обкладке оказывается больше электронов чем на другой. А потом "разряжается" -- на ту обкладку где электронов было меньше, они заходят, а стой где было больше - выходят. Когда их становится одинаковое количество, конденсатор оказывается разряжен и ток идти перестаёт. При заряде наоборот: сперва на обкладках одинаковое количество, потом внешние силы (ЭДС источника) нагнетают электроны на одну обкладку и высасывают с другой обкладки (одноименные заряды отталкиваются, как вы знаете). Когда внешних сил становится недостаточно для продолжения заряда, конденсатор оказывается "заряжен" и ток не идёт.

[pppppppo_98]

oleg_teleg в сообщении #1374044 писал(а):

Физически конденсатор - две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик.

Ну а коли так то у меня вопрос диэлектрик ток проводит?

-- Вт фев 05, 2019 01:00:01 --

oleg_teleg в сообщении #1374044 писал(а):

Но а почему сначала мог течь, а после переходного процесса уже не может? Вначале ведь тоже между обкладками был диэлектрик.

а он и не течет через конденсатор...Приложили разность потениалов (то есть условно два других теда с недостатком и избытком электронов , причем присоединили одновренно, одна обкладка теряет электроны, вторая наоборот принимает - пок раазность потенциалов не вравняется) - появились заряды на обкладках, появилось поле, но через конденсатор (диэлектрик) ничего не протекает)

[EUgeneUS]

oleg_teleg
Если Вы разобрались с данной задачей, строго рекомендую разобраться c RC- и LR-цепочками.
Хотя бы
а) выписать дифф-уравнения (там они самые простые, какие только можно придумать).
б) решить их (в качестве граничных условий использовать "ступенчатый сигнал").

[Евгений Машеров]

Я бы решал через энергию.
Предполагая, что состояние при замкнутом ключе установившееся, получаем, что конденсатор заряжен напряжением равным напряжению на батарее 12В (а когда был переходной процесс, ток по этой части цепи шёл, заряжая конденсатор, пока напряжение на нём не стало равным напряжению батареи, и ток идти перестал; сопротивление лампы влияло на этот процесс, замедляя зарядку конденсатора, но не на конечное напряжение). Энергия конденсатора равна $E_C=\frac {CU^2} 2= \frac {0.002\cdot 144} 2=0.144$Дж.
Через другую ветвь ток идёт. Поскольку активное сопротивление катушки индуктивности принято нулевым, а индуктивное постоянному току отсутствует, ток определяется только отношением напряжения к сопротивлению $R_r$ и равен 4A. Энергия в катушке равна $E_L=\frac {LI^2} 2= \frac {0.005\cdot 16} 2=0.04$Дж.
Итого 0.184Дж.
При размыкании цепи ток в обоих резисторах одинаков, закон его изменения легко описать дифуравнением, но это лишнее, достаточно знать, что в данной схеме в конце-концов конденсатор разрядится и ток прекратится, так что запасённая в конденсаторе и катушке энергия будет нулевой, и все 0.184Дж выделятся на резисторах. $W=I^2R$, и так как ток в любой момент времени через каждый из резисторов одинаков, выделяемая на них доля энергии пропорциональна их сопротивлениям, делясь, как 5:3 или $\frac 5 {5+3}$ и $\frac 3 {5+3}$ соответственно. То есть на лампе выделится $0.184\cdot \frac 5 8=0.115$Дж.

[DimaM]

Евгений Машеров в сообщении #1374614 писал(а):

Я бы решал через энергию.

ТС тоже решает через энергию. Проблема у него в определении начального тока в катушке.

[Евгений Машеров]

Ну вот та ситуация, когда надо знать либо больше, либо меньше. Можно знать совсем мало: "Конденсатор постоянный ток не пропускает!", можно знать о переходных процессах и установившемся состоянии. И в обоих случаях дат правильный ответ. А тут нечто среднее.
"Знание - сила, полузнание - непреодолимая сила!"

[oleg_teleg]

Извините, что пропал на несколько дней, никак времени не хватало. Спасибо большое за пищу для размышления и ответы!

DimaM в сообщении #1374046 писал(а):

Здесь удобнее написать в более общем виде ${\cal E}=U_R+U_C=I_1R_{\mbox{лампы}}+U_C$.

Раз ток через конденсатор не течет, то получается $I_1=0$. Тогда выходит, что $U_C=\varepsilon$.
Но тут что-то не сходится, не может же быть напряжение не нулем, когда ток ноль?

DimaM в сообщении #1374046 писал(а):

Подставляете $\omega=0$ и находите ток $I_2$.

В ветви с катушкой $\varepsilon =I_2R_{resistor}$, тогда $I_2=\dfrac{\varepsilon}{R_{resistor}}$.
Но только зачем мы рассматривали отдельные ветви?

Ascold в сообщении #1374074 писал(а):

А он и есть диэлектрик(зажатый между проводящими обкладками) - почитайте в учебнике 10 класса, что такое конденсатор, и что значит "конденсатор зарядился".
Из этого вытекает, что в итоге ток через конденсатор станет равен чему? А напряжение на нём? А на лампе?

Конденсатор зарядился, тогда ток через него будет ноль. Но тогда получается, что до лампы ток не дойдет, так как конденсатор "заблокировал путь".

Ascold в сообщении #1374074 писал(а):

Катушка при замыкании ключа, конечно же, не сразу даст через себя ток, но мы же ждём бесконечно долго, а омическое сопротивление идеальной катушки ноль, следовательно, ток через катушку станет равен чему?

Видимо как раз $\dfrac{\varepsilon}{R_{resistor}}$
Но как "соединить" контуры, которые мы отдельно посмотрели?

wrest в сообщении #1374099 писал(а):

Очень упрощенно происходит так.

Спасибо, понятно!

pppppppo_98 в сообщении #1374198 писал(а):

Ну а коли так то у меня вопрос диэлектрик ток проводит?

Нет, я не настолько глуп=)

Евгений Машеров в сообщении #1374614 писал(а):

Предполагая, что состояние при замкнутом ключе установившееся, получаем, что конденсатор заряжен напряжением равным напряжению на батарее 12В

Спасибо! А катушка и лампа, резистора, они влияли на напряжение на конденсаторе? Вот это я пока что не понимаю.

Евгений Машеров в сообщении #1374614 писал(а):

ток по этой части цепи шёл, заряжая конденсатор, пока напряжение на нём не стало равным напряжению батареи,

Вот как раз это не понимаю, почему именно до напряжения батареи и при этом не влияют другие элементы цепи.

EUgeneUS в сообщении #1374232 писал(а):

oleg_teleg
Если Вы разобрались с данной задачей, строго рекомендую разобраться c RC- и LR-цепочками.
Хотя бы
а) выписать дифф-уравнения (там они самые простые, какие только можно придумать).
б) решить их (в качестве граничных условий использовать "ступенчатый сигнал").

Пока что с этим не разобрался, к сожалению... Только математически разобрался, но не физически.

[pppppppo_98]

oleg_teleg в сообщении #1374808 писал(а):

Но тут что-то не сходится, не может же быть напряжение не нулем, когда ток ноль?

oleg_teleg в сообщении #1374808 писал(а):

Конденсатор зарядился, тогда ток через него будет ноль. Но тогда получается, что до лампы ток не дойдет, так как конденсатор "заблокировал путь".

Вы кажется что-то начинаете подозоревать.

oleg_teleg в сообщении #1374808 писал(а):

В ветви с катушкой $\varepsilon =I_2R_{resistor}$, тогда $I_2=\dfrac{\varepsilon}{R_{resistor}}$.
Но только зачем мы рассматривали отдельные ветви?

Потому что они параллельны.

oleg_teleg в сообщении #1374808 писал(а):

Нет, я не настолько глуп=)

oleg_teleg в сообщении #1374808 писал(а):

Вот как раз это не понимаю, почему именно до напряжения батареи и при этом не влияют другие элементы цепи.

как то эти два замечания не стыкуются

Мда

Что и сказать. Красота Болонской системы. Теория без практики мертва. Камерад мой тебе совет. Найди пару сотен рублей. Зайди в чипидип. Купи батарейку крону конденсатор, резистор, и выключатель и сооруди часть ветвь схемы с конденсатором.
https://www.chipdip.ru/catalog/popular/ ... st_popular
https://www.chipdip.ru/catalog/popular/ ... stor-10kom

Затем возьми мультиметр подключи крокодильчиками к кондесатору и следи за напряжением.

PS

У друга сын в 11 классе. Собирается поступать или на физтех, или на вмк мгу, или в вшэ, или в итмо... Штудирует исключительно математику, вообше забил на физику , химию - типа мол программером буду - надежный кусок хлеба. Говорю ему - программер без знания естественных наук может быть только веб-дизигнером или спец по поддержанию баз данных. Ему пока это не доходит. Зато знакомый преп с ФМХФ(физтех) говорит, что приходят новые первокурсники и смотрят лупая глазами на таблицу Менделеева. У другого знакомца дочь на ФРТК уже поступила,и уже 2 курс зимний семестр. Звонит он мне вчера и говорит - дочь говорит, что программирование ей уже в печенках, и нельзя ли какой наукой ...

PPS

Ты камерад на кого то хоть учишься? Или все еще в школе?