Klub 44F - zadania IV 2017»Zadanie 636
o zadaniu...
- Zadanie pochodzi z artykułu Klub 44F - zadania IV 2017
- Publikacja w Delcie: kwiecień 2017
- Publikacja elektroniczna: 30 marca 2017
- Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (75 KB)
Rys. 1
W obwodzie przedstawionym na rysunku 1 mamy
Jaki ładunek przepłynie przez źródło o sile elektromotorycznej
po zamknięciu klucza
Zakładamy, że opór omowy cewki i opory wewnętrzne źródeł są równe zeru. Dioda jest idealna, czyli jej opór w kierunku przewodzenia wynosi zero, a w kierunku przeciwnym jest nieskończenie wielki. Przed zamknięciem klucza kondensator był nienaładowany.


natężenie prądu płynącego przez cewkę i ładunek na kondensatorze są równe zeru. Spełnione są równania
W obwodzie zachodzą drgania harmoniczne. Natężenie prądu płynącego przez cewkę osiąga maksymalną wartość, gdy znika jego pochodna po czasie, napięcie na kondensatorze równe jest wtedy sile elektromotorycznej źródła
Kondensator ładuje się dalej kosztem energii pola magnetycznego w cewce. Gdy natężenie prądu
spada do zera, ładunek na kondensatorze osiąga maksymalną wartość
Zgodnie z zasadą zachowania energii mamy
czyli maksymalne napięcie na kondensatorze wynosi 
Gdy
przez źródło o sile elektromotorycznej
nie przepłynie żaden ładunek.
Gdy napięcie na kondensatorze osiąga wartość
prąd płynie przez diodę kosztem energii pola magnetycznego w cewce zgodnie z równaniem
czyli natężenie prądu maleje liniowo w czasie. Do chwili, gdy jego wartość spadnie do zera, napięcie na kondensatorze nie zmienia się. Oznaczmy przez
szukany ładunek przepływający przez źródło o sile elektromotorycznej
Od chwili zamknięcia klucza do chwili, kiedy przez diodę przestaje płynąć prąd, przez źródło
przepływa ładunek
Bilans energetyczny dla całego procesu ma postać
Stąd