קורס בתורת החשמל מאת יוסי יאשי

תרגיל דוגמה 32

נתון המעגל שבאיור 7.63. בקבל C3 יש מטען בשיעור µC1 כאשר קוטביות הלוח העליון היא חיובית כמתואר באיור 7.63

חשבו:

א. מתח ומטען בכל אחד מן הקבלים במצב מתמיד וכאשר S2 מנותק.

ב. פותחים את המתג S1. חזור על סעיף א.

ג. סוגרים את המתג S2 כאשר S1 נשאר פתוח. חזרו על סעיף א.

ד. חזרו על סעיף ג, אם ידוע שקוטביות המטען בקבל C3 הפוכה לזו שבאיור.

פתרון תרגיל דוגמה 32

נסרטט את המעגל ללא הקבלים שמהווים נתק - איור 7.64:

א. בעבור הקבל C3 המטען בו ידוע (µC1) ולכן המתח עליו יהיה:

בעבור הקבלים C1 ו- C2:

כלומר המתח על הקבל C1 הנו 30v וקוטביות הלוח השמאלי שלו היא שלילית.

ב. פתיחת המתג S1 לא משפיעה על תוצאות סעיף א. המטען בקבל C2 נשמר!!!

ג. נסרטט את המעגל כאשר S2 סגור ו- S1 פתוח - איור 7.65:

בעבור הקבלים C2 ו- C3:

עם חיבור המתג S2 יש תנועת מטענים בין שני הקבלים עד איזון המתח ביניהם. על פי חוק שימור מטען, על שני הקבלים יחד יש מטען השווה לסכום המטענים שהיו קודם לכן בשני הקבלים, בשל העובדה שלוח חיובי של קבל אחד נוגע בלוח החיובי של הקבל השני.

המטען הזה הנו המטען הכולל בעבור שני הקבלים שמחוברים במקביל ביניהם. לכן על פי כלל מחלק המטען נקבל:

ד.

בעבור הקבלים C2 ו- C3:

בגלל הקוטביות ההפוכה של הקבל C3, הלוח החיובי של הקבל C2 נוגע בלוח השלילי של הקבל C3, לכן המטען הכולל של שני הקבלים יהיה שווה להפרש המטענים שקיימים בקבלים. גם בחיבור זה תהיה תנועה של מטענים עד שהמתח על שני הקבלים יתאזן.

המטען הזה הוא המטען הכולל בעבור שני הקבלים שמחוברים במקביל ביניהם. לכן על פי כלל מחלק המטען נקבל:

תרגיל דוגמה 33

נתון המעגל שבאיור 7.66:

חשבו מתח, מטען ואנרגיה, במצב המתמיד, בכל אחד מן הקבלים המחוברים במעגל.

פתרון תרגיל דוגמה 33

נסרטט מעגל חדש כמתואר באיור 7.67 שבו הקבלים מהווים נתק:

כלומר המתח על הנגד הזה שווה לאפס. מכאן שהקבל C4 מקוצר (המתח עליו שווה לאפס) והוא אינו יכול להיטען.

בעבור הקבל C3:

בעבור הקבלים C1 ו- C2:

•   הקודם                                                                                                                             
• המשך