1. مسئله را بیان میکنیم: یک خازن با ظرفیت $1\,\text{AF}$ به یک باتری $100\,\text{V}$ متصل شده و پس از شارژ شدن، در دمای $0^\circ C$ در یک مقاومت تخلیه میشود.
2. فرمولهای مهم:
- بار ذخیره شده در خازن: $$Q = C \times V$$
- انرژی ذخیره شده در خازن: $$E = \frac{1}{2} C V^2$$
- جریان تخلیه در مقاومت با زمان: $$I(t) = \frac{V_0}{R} e^{-\frac{t}{RC}}$$
- ولتاژ خازن در زمان $t$: $$V(t) = V_0 e^{-\frac{t}{RC}}$$
3. محاسبه بار اولیه خازن:
$$Q = 1 \times 100 = 100\,\text{Coulomb}$$
4. انرژی ذخیره شده:
$$E = \frac{1}{2} \times 1 \times 100^2 = 5000\,\text{Joule}$$
5. تخلیه خازن در مقاومت:
ولتاژ اولیه $V_0 = 100\,\text{V}$ است و ولتاژ در زمان $t$ به صورت $$V(t) = 100 e^{-\frac{t}{R}}$$ (چون $RC = R \times 1 = R$)
6. برای محاسبه جریان و ولتاژ در هر زمان، باید مقدار مقاومت $R$ و زمان $t$ مشخص شود.
نتیجه: خازن با ظرفیت $1\,\text{AF}$ پس از شارژ شدن به ولتاژ $100\,\text{V}$ بار $100\,\text{C}$ را ذخیره میکند و انرژی $5000\,\text{J}$ دارد. تخلیه آن در مقاومت با فرمولهای نمایی انجام میشود.
Capacitor Charge Discharge 377A6E
Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.