Конденсаторы на воде

Три конденсатора — три камеры с резиновыми шариками. Соединим их подряд или параллельно, зададим ёмкости ползунками прямо на схеме и посмотрим, как делятся давление и вода. Кранами можно отключать любой конденсатор.

время:
Расчёт времени зарядки
Расчёт цепи
КонденсаторCU сейчасU в конце зарядаЗаряд QЭнергия WКакой подобрать по напряжению

Как это работает

Заряд один и тот же

Вода идёт по одной цепочке: сколько зашло в первый шарик, столько вытеснено во второй и дальше. Поэтому заряд Q у всех одинаков.

Напряжения складываются

U = U1 + U2 + U3, и делится оно обратно ёмкости: Uk = Q / Ck. Самому маленькому конденсатору достаётся больше всех — следите за его номиналом!

Ёмкость уменьшается

1/Cобщ = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3. Общая ёмкость меньше самой малой. Кран-обход закорачивает конденсатор: он выпадает из цепочки.

Напряжение одно и то же

Все камеры подключены к одной паре труб, давление на них одинаково: у каждого U.

Вода делится по ёмкости

Чем больше камера (ёмкость), тем больше воды в неё заходит: Qk = Ck · U. Токи веток складываются, пока идёт зарядка.

Ёмкости складываются

Cобщ = C1 + C2 + C3. Закрыли кран — конденсатор отключён и держит свой заряд.
Время зарядки: τ = Rз · Cобщ. Больше ёмкость — дольше заряд (параллельное соединение заряжается дольше), меньше ёмкость — быстрее (последовательное). Энергия: W = C · U² / 2.
Подбор по напряжению: берите конденсатор с запасом не меньше 1,5 × U на нём, из ряда 6,3 · 10 · 16 · 25 · 35 · 50 · 63 В.
Назад: конденсатор в цепиРезисторы Школа электроники