Задача #906

Опре­де­лить, ка­кой за­ряд прой­дет че­рез галь­ва­но­метр при за­мы­ка­нии клю­ча К. Зна­че­ние ЭДС и ём­ко­сти кон­ден­са­то­ров и за­да­ны.

Решение

При­ме­ча­ние

Урав­не­ние (1): за­ря­ды при по­сле­до­ва­тель­ном со­еди­не­нии на кон­ден­са­то­рах рав­ны (до за­мы­ка­ния клю­ча).

Урав­не­ние (2): за­ряд, про­шед­ший че­рез галь­ва­но­метр, скла­ды­ва­ет­ся из двух за­ря­дов:

  • за­ряд, пе­ре­тек­ший с од­ной пла­сти­ны на дру­гую его пла­сти­ну по­сле за­мы­ка­ния клю­ча;
  • за­ряд, пе­ре­ме­щен­ный ис­точ­ни­ком для до­за­ряд­ки до на­пря­же­ния

Урав­не­ние (3): по­сколь­ку ока­зы­ва­ет­ся за­мкнут на­ко­рот­ко, кон­ден­са­тор пол­но­стью раз­ря­жа­ет­ся, и че­рез галь­ва­но­метр про­те­ка­ет весь быв­ший на нем за­ряд

Урав­не­ние (4): ра­вен раз­ни­це ко­неч­но­го за­ря­да пра­вой пла­сти­ны и ее на­чаль­но­го за­ря­да.

Надо убе­дить­ся, что за­ря­ды те­кут в одну и ту же сто­ро­ну.

  • Раз­ря­жа­ю­щий­ся обес­пе­чи­ва­ет ток впра­во че­рез галь­ва­но­метр, по­сколь­ку по­ло­жи­тель­ной была его ле­вая пла­сти­на.
  • За­ря­жа­ю­щий­ся за­ря­жа­ет­ся при те­че­нии тока так­же впра­во че­рез галь­ва­но­метр, по­сколь­ку не­об­хо­ди­мо уве­ли­чить за­ряд на по­ло­жи­тель­ной пра­вой пла­сти­не это­го кон­ден­са­то­ра.

На пер­вый взгляд по­ра­зи­тель­но, что от­вет не за­ви­сит от ем­ко­сти пер­во­го кон­ден­са­то­ра. Но это мож­но по­нять: про­во­дом с галь­ва­но­мет­ром со­еди­ня­ют две не­за­ря­жен­ные ча­сти схе­мы (одна часть — ле­вые пла­сти­ны кон­ден­са­то­ров с ис­точ­ни­ком, вто­рая часть — пра­вые пла­сти­ны). То­гда пе­ре­течь дол­жен ров­но тот за­ряд, ко­то­рый не­об­хо­дим, что­бы за­ря­дить до на­пря­же­ния ис­точ­ни­ка.

Ответ