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[Risolto] esercizio fisica 2

  

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Immagine 2025 07 08 112359
nel circuito di figura il condensatore C1 =  2 * 10^-6 F inizialmente caricato alla tensione V = 200V, viene, al tempo t= 0 collegato, per effetto della chiusura dell’interruttore, alla serie della resistenza R = 10^4 Ohm e del condensatore di capacità C2= 4 * 10^-6 F, inizialmente scarico. Calcolare il valore della d.d.p. V2, ai capi della capacità C2 al tempo t* = 5 ms. 
Ho provato a ricavare l'equazione q2 (t) sfruttando la conservazione della carica:
$$ C1V=Q^{}=q1(t)+q2(t) $$
Ho ricavato la seguente equazione differenziale : 
$$ \frac{q1(t)}{C1}=\frac{q2(t)}{C2}+\mathbb{R}\frac{dq2\left(t\right)}{\mathrm{d}t} $$
e da qui ho trovato q2(t):
$$ q2\left(t\right)=VCeq\left(1-e^{-\frac{t}{RCeq}}\right) $$
dove $$ Ceq=\frac{C1C2}{C1+C2} $$
 
Non sono certa che il mio ragionamento sia corretto ma non mi trovo con il risultato V2(t*) = 65,1 V
 
 
Autore

@ttt io ho provato e mi viene 68.73 V.

@EidosM ...O ci abbiam preso in 2, o abbian cannato entrambi 😉 ; io sono ottimista 🤭

@ttt  per me hai eseguito bene il problema...

@EidosM 

secondo me non è corretto Q2 = Q1*e^-t/ Ƭ ; espressa così al tempo t = 0 s, Q2 = Q1;

q2(t) = V * Ce * [1 - e^- t/(RCe)],
al tempo t = 0 s,  Q2 = 0 C;  che cosa ne dici? Ciao.

3 Risposte



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Mi sembra che vada bene....

Ce = (2 * 10^-6 * 4 * 10^-6) / (2 * 10^-6 + 4 * 10^-6);

Ce = 8/6 * 10^-6 = 1,33 * 10^-6 Farad;

q2(t) = V * Ce * [1 - e^- t/(RCe)],

R Ce = 10^4 * 1,33 * 10^-6 = 0,0133 s

t = 5 * 10^-3 s;

q2(t) = 200  * 1,33 * 10^-6 * [1 - e^ (- 5 * 10^-3 / 0,0133)];

q2(t) = 2,66 * 10^-4 * [1 - e^(- 0,376)];

q2(t) = 2,66 * 10^-4 * [1 - 0,687] = 2,66 * 10^-4 * 0,313;

q2(t) = 8,34 * 10^-5 C; (carica dopo 5 ms);

V2 = q2 / C2 = 8,34 * 10^-5 /(4 * 10^-6) = 20,8 V.

Chissà  se ho fatto errori?

Ciao @ttt

@mg si anch'io ho trovato V2 (t*) = 20,8 V



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carica iniziale Q1 = C1*V1 = 4*10^-4 Co ....che si conserva

costante di tempo Ƭ = C1//C2*R = 40/3*10^-3 s

Q2 = Q1*e^-t/ Ƭ = 4*10^-4*2,7182818^-(15/40) = 275*10^-6 Co

V2 = Q2/C2 = 275/4 = 68,729 V  ....stesso valore trovato da @EidosM

 

@remanzini_rinaldo  secondo me non è corretto Q2 = Q1*e^-t/ Ƭ ; espressa così al tempo t = 0 s, Q2 = Q1;

q2(t) = V * Ce * [1 - e^- t/(RCe)],
al tempo t = 0 s,  Q2 = 0 C;  che cosa ne dici? Ciao.



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es iv12dattt

 

2° risposta ...

v1(t) = v2(t) +r*dq2/dt --> v1(t)= v2(t) + r*dq2/dt --> (Q-q2)/c1 = q2/c2 + r*dq2/dt ---> Q/c1 = q2/c1 + q2/c2 + r*dq2/dt ---> Q/c1=q2(1/c1 + 1/c2)+ r*dq2/dt ---> q2(t) = q(t)-->

 

200 =q(t)*(1/(2*10^-6) +1/(4*10^-6))+ 10^4*dq/dt

 

1/(200×(8×10^(-12))/(6×10^(-6))) = 3750 =1/(Ceq*V)  1/C --> ok

soluzionemia

q(t) = Ceq*V(1-e^(-t/tau)    tau = 1/75  s = R*Ceq = 10^4*(8×10^(-12))/(6×10^(-6)) s = 0.013^_ (period 1) s

... che è la stessa eq-differ. e la stessa soluzione di ttt.

 

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1° risposta ... 

eq diff proposta da ttt
eq diff proposta da tttVALOREdiQ2
eq diff proposta da tttVALOREdiV2

...anch'io.

 

....................................................

diEidosM

...*4*10^-4/(4*10^-6)= ...*10^2



Risposta
SOS Matematica

4.6
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