Az ábrán látható kapcsolásban a kondenzátorok töltetlenek. Egy adott pillanatban a kapcsolót zárjuk.
Határozzuk meg a kondenzátorok feszültségét a kapcsoló zárása után! Egy kis idő elteltével a kapcsolót is zárjuk. Mekkora lesz a kondenzátorok energiája? Mennyi hő fejlődött a rendszerben a kapcsoló zárása után?
|
A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Megoldás. Amikor csak a kapcsoló van zárva, a két sorbakapcsolt kondenzátor lemezein ugyanakkora, nagyságú töltés halmozódik fel, feszültségük tehát lesz. Másrészt a huroktörvény szerint | | és | | adódik. A kapcsoló zárása után a kapacitású kondenzátor az ellenálláson keresztül kisül; lemezein nem marad töltés, feszültsége nullára csökken. A másik, kapacitású kondenzátor feszültsége emiatt a telepfeszültséggel egyenlővé válik, energiája pedig lesz. Ez az érték egyben a rendszer teljes energiájával is egyenlő, hiszen a másik (most már töltetlen) kondenzátor elektrosztatikus energiája nulla. A kapacitású kondenzátor töltése is megváltozik, a korábbi helyett nagyságú lesz. A fejlődő hő a kondenzátorok és a telep energiájának megváltozásából számolható.
Érdemes megjegyezni, hogy , tehát a kapcsoló zárása után a kondenzátorok összenergiája növekszik. A kapcsoló zárását követően a telep energiája is megváltozik értékkel, hiszen nagyságú töltést ad le feszültség mellett. és korábban kiszámított értékét behelyettesítve a | | eredmény adódik. Látható, hogy a telep energiája a második kapcsoló zárása után csökken, méghozzá abszolút értékben éppen kétszerannyit, mint amennyivel a kondenzátorok energiája növekedszik. A két kondenzátor és a telep együtt alkot energetikailag zárt rendszert, melyre fennáll | | ahol a folyamat során fejlődő hő. Innen kapjuk, hogy | |
|
|