Цепь, состоящая из двух конденсаторов с емкостями ...
Создано: 9 февраля 2026 г.
Отвечено с использованием GPT-5.2 Thinking от Chat01
Создано: 9 февраля 2026 г.
Отвечено с использованием GPT-5.2 Thinking от Chat01
Цепь, состоящая из двух конденсаторов с емкостями C_1 и C_2 и катушки с индуктивностью L (см. рис.), первоначально разомкнута. Конденсатор C_1 заряжают до напряжения V а конденсатор C_2 остается незаряженным. Определить максимальную величину силы тока в цепи после замыкания ключа K. Активным сопротивлением катушки пренебречь.
Цепь, состоящая из двух конденсаторов с емкостями C_1 и C_2 и катушки с индуктивностью L (см. рис.), первоначально разомкнута. Конденсатор C_1 заряжают до напряжения V а конденсатор C_2 остается незаряженным. Определить максимальную величину силы тока в цепи после замыкания ключа K. Активным сопротивлением катушки пренебречь.
После замыкания ключа ток в катушке не может скачком измениться, поэтому в первый момент перезаряд идёт как колебательный процесс без потерь.
Обозначим заряды на конденсаторах (по модулю) . Средний узел между и изолирован, значит его суммарный заряд сохраняется, а в серии это даёт ограничение
поскольку изначально заряжен только .
Энергия в конденсаторах:
Максимальный ток будет тогда, когда энергия катушки максимальна, то есть энергия конденсаторов минимальна при условии . Минимизируя с этим условием, получаем
Тогда минимальная энергия в конденсаторах
Начальная энергия была
Разность ушла в катушку при :
Отсюда
Ответ:
пояснее пропиши момент максимального тока в цепи
Ок — поясню именно что означает “момент максимального тока” и почему он соответствует найденному распределению зарядов.
Сразу после замыкания:
Ток растёт, пока катушка ещё разгоняет ток, то есть пока .
Максимум тока — это вершина графика . В этот момент
Но для катушки
Значит в момент максимума тока
то есть напряжение на катушке равно нулю, и её выводы имеют одинаковый потенциал:
Нижняя ветвь — это и последовательно между теми же узлами и . Если , то суммарное напряжение между и равно нулю:
А оно равно алгебраической сумме падений на конденсаторах. Удобно формулировать так:
в момент напряжения на и (относительно среднего узла) становятся равными, что даёт
(Это эквивалентно тому, что при крайние узлы равнопотенциальны, и “перекос” напряжений между двумя конденсаторами исчезает.)
В этот момент энергия катушки
максимальна, значит энергия в конденсаторах минимальна (потерь нет).
А минимум энергии конденсаторов при сохранении заряда “среднего узла” как раз и даёт условие
то есть найденное распределение зарядов.
Дальше уже по энергии получается то же выражение:
Если хочешь, могу ещё показать это через дифференциальное уравнение колебаний и прямо вывести, что максимум тока наступает через от момента замыкания.