图中的电路长时间处于位置a,然后开关被抛到位置b。当Vb = 12 V,C = 10 mF,R = 20 W. a。)开关之前/之后通过电阻的电流是多少? b)c)之前/之后的电容器t = 3sec?

图中的电路长时间处于位置a,然后开关被抛到位置b。当Vb = 12 V,C = 10 mF,R = 20 W. a。)开关之前/之后通过电阻的电流是多少? b)c)之前/之后的电容器t = 3sec?
Anonim

回答:

见下文

说明:

NB检查有问题的电阻单位,假设它应该在 ##欧米茄

当开关处于位置a时,一旦电路完成,我们就会期望电流流过,直到电容器充电到电源为止。 #V_B#.

在充电过程中,我们有Kirchoff的循环规则:

#V_B - V_R - V_C = 0#,哪里 #V_C# 是电容器板上的下降,

要么:

#V_B - i R - Q / C = 0#

我们可以区分那个时间:

#implies 0 - (di)/(dt)R - i / C = 0#,注意到 #i =(dQ)/(dt)#

这与IV分开并解决 #i(0)=(V_B)/ R#,如:

#int_((V_B)/ R)^(i(t))1 / i(di)/(dt) dt = - 1 /(RC)int_0 ^ t dt#

#i =(V_B)/ R e ^( - 1 /(RC)t)#这是指数衰减……电容器逐渐充电,使其板上的电位降等于源 #V_B#.

因此,如果电路已经关闭很长一段时间,那么 #i = 0#. 因此在切换到b之前,没有电流通过电容器或电阻器。

切换到b后 ,我们正在研究RC电路,电容器放电至其板上的压降为零。

在放电过程中,我们有Kirchoff的循环规则:

#V_R - V_C = 0表示i R = Q / C#

注意,在放电过程中: #i =颜色(红色)( - )(dQ)/(dt)#

我们再一次可以区分那个时间:

#insce(di)/(dt)R = - i / C#

这分离并解决为:

#int_(i(0))^(i(t))1 / i(di)/(dt) dt = - 1 /(RC)int_0 ^ t dt#

#implies i = i(0)e ^( - t /(RC))#

在这种情况下,因为电容器是完全充电的并且因此具有电压 #V_B#, 我们知道 #i(0)= V_B / R = 12/20 = 0.6A#.

那就是开关在b处立即关闭的电流。

所以:

#i(t)= 0.6 e ^( - t /(RC))#

终于来了 #t = 3# 我们有:

#i(3)= 0.6 e ^( - 3 /(20 cdot 10 ^( - 2)))= 1.8倍10 ^( - 7)A#