What is the definition of equivalent capacitance? 1 Perform calculations using the following formulas: Q = CU, Wэ

Тема: Эквивалентная емкость (equivalent capacitance)

Пояснение:

Эквивалентная емкость - это значение, которое показывает, какая емкость одного сгруппированного конденсатора равна сумме емкостей всех конденсаторов в этой группе.

Для последовательного соединения конденсаторов сумма зарядов на каждом конденсаторе одинаковая: Q1 = Q2 = Q3 = Q. Напряжение на группе конденсаторов равно сумме напряжений на каждом конденсаторе: U = U1 + U2 + U3. Для рассчета эквивалентной емкости в последовательном соединении используется формула: 1/Сэкв = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3. А эквивалентная емкость может быть рассчитана как Сэкв = С1С2 / (С1+ С2).

Для параллельного соединения конденсаторов напряжение на каждом конденсаторе одинаковое: U1 = U2 = U3 = U. Сумма зарядов на группе конденсаторов равна заряду каждого конденсатора: Q = Q1 = Q2 = Q3. Для рассчета эквивалентной емкости в параллельном соединении используется формула Кирхгофа: Сэкв = C1 + C2 + C3.

Демонстрация:
Пусть у нас есть два конденсатора, C1 = 3 мкФ и C2 = 5 мкФ, подключенных последовательно к источнику напряжения U = 10 В. Мы хотим найти эквивалентную емкость этой системы.

Решение:
Сначала, используя формулу 1/Сэкв = 1/C1 + 1/C2, найдем обратное значение эквивалентной емкости: 1/Сэкв = 1/3 + 1/5 = 8/15. Затем найдем эквивалентную ёмкость: Сэкв = 15/8 = 1.875 мкФ.

Совет: Для лучшего понимания концепции эквивалентной емкости, рекомендуется проводить эксперименты с конденсаторами различной ёмкости, подключенными последовательно и параллельно. Измеряйте заряды и напряжения на каждом конденсаторе для разных комбинаций, и сравнивайте результаты с теоретическими значениями, полученными с помощью формул.

Проверочное упражнение:
По данной схеме, где C1 = 4 мкФ и C2 = 6 мкФ, найдите эквивалентную емкость для двух конденсаторов, подключенных после через мостик параллельно.