Kondenzatori, prekidači i otpori u kolu jednosmerne struje

Poštovanje. Drugi sam razred gimnazije i pre sam mislila da iole znam fiziku, ali od nedavno sam u velikoj dilemi... Naime, sa početkom oblasti poput elektrostatike i jednosmerne struje počeli su u zadacima da se javljaju "čudni" logički zaključci za koje ne znam gde su u teoriji utemeljeni... Razumem da je to veoma teška oblast, ali da ne bih nikome oduzimala previše vremena, postaviću par pitanja na koja stvarno nigde ne možeš naći odgovor...

1. Šta radi prekidač u kolu u konkretnom zadatku; mislim znam da prekida tok struje ili ga uspostavlja, ali šta se tu tačno desi u na primer sledećem zadatku:

Odrediti jačinu struje koja protiče kroz otpornik R₁ u trenutku zatvaranja prekidača ako je do tada napon na kondenzatoru bio stalan. Unutrašnji otpor izvora je zanemarljiv.

upload pic

Hvala najlepše!!!

Rec je o prelaznim stanjima u prostom kolu. Mislim da se to uci nesto kasnije - mozda i gresim.
http://www.tehnikum.edu.rs/pre.../lit%20EE11d%20NAIZMENICNE.PDF

Potpis

Ne znam dokle ste stigli sa izračunavanjem prelaznih procesa u kolima sa jednosmernim strujama, ali ono što ste sigurno pomenuli je to da se kontenzator ponaša kao prekid kola u stacionarnom stanju.

Dakle, nakon što se u levom delu kola sa slike kondenzator napuni, tada više u levom delom kola ne protiče struja. Usled toga, napon na kondenzatoru mora biti jednak naponu (elektromotornoj sili) na izvoru. Da nije takav slučaj, onda bi postojala razlika potencijala na krajevim otpotnika R2, a onda i struja. Međutim struje nema, pa nema ni napona (razlike potencijala) na krajevima otpornika R2, te je napon na kondenzatoru jednak naponu na izvoru sa leve strane.

U momentu kada se prekidač uključi, to prouzrokuje da se krajevi otpornika R1 nađu pod naponom koji je na krajevima kondenzatora, tj počinje da teče struja E/R1.
Nakon prelaznih procesa, ponovo se kondenzator ponaša kao prekid u kolu, pa kroz celo kolo teče struja I=E/(R1+R2).

Dakle, prekidač prvo prouzrokuje struju od I1=E/R1, koja postepeno padne na vrednost I2=E/(R1+R2)

Dakle, reč je o struji u trenutku zatvaranja prekidača, pa se ne razmatraju prelazni procesi (što bi bilo preteško na nivou srednje škole). djoka_l je ispravno zaključio da se kondenzator napuni na napon izvora, ali mislim da nije dobro procenio stanje kola posle zatvaranja prekidača.

Kod ovakvih zadataka sa jednim prekidačem treba razmatrati dve pojave: šta se sa kolom dešava pre, a šta posle zatvaranja prekidača.

U ovom slučaju, pre zatvaranja prekidača, kondenzator se napuni na vrednost elektromotorne sile (jedinog) izvora. Kada se kondnezator napuni, nema struje kroz njega, i on ostaje napunjen "neograničeno", tj. sve dok se prekidač ne zatvori.

Kada se prekidač zatvori, kondenzator počinje da se prazni. Tačan proces pražnjenja nije lako dati na ovom nivou, ali se bar može odrediti početna struja pražnjenja.

U trenutku zatvaranja prekidača kondenzator se može zameniti "baterijom" odgovarajuće elektromotorne sile. Međutim, tada u kolu postoje dva izvora EMS: sam izvor, ali se i kondenzator ponaša kao izvor. Prema tome, treba napisati Kirhofove zakone i rešiti kolo, imajući u vidu da je sada zatvoreni prekidač zapravko kratak spoj, i da se u kolu u tom trenutku nalaze dva izvora EMS.

Osim principijelne zamerke da nisam koristio Kirhofove zakone nego sam uprostio i objasnio rečima, moje rešenje je potpuno tačno.

Evo linka na kojem možeš da vidiš šta se događa u kolu kada se zatvori prekidač:

http://tinyurl.com/ycdy3goq

Ona dva otpornika se nazivaju i razdelnik napona. Nakon što se prekidač zatvori i prođu prelazni procesi u kolu teče struja E/(R1+R2). Na prvom otporniku napon je ER1/(R1+R2) a na drugom ER2/R1+R2), tj. otpornici dele napon E u odnosu R1:R2 (Zato se i zove razdelnik napona)

Naravno -- kada se prekidač zatvori i kada se završe prelazni procesi, onda struja u kolu jeste ta. Međutim, u prvoj poruci pisalo je da je reč o trenutku kada se prekidač zatvori; dakle, pre nego što počnu prelazni procesi.

Mnogo vam hvala svima.
No ako sam razumela kada je prekidač otvoren (što je isto kao i isključen?) tada se kondenzator puni (logično sa izvora struje) i kada se napuni (nastupa stacionarno stanje) i tada je prestao tok struje u CELOM KOLU (ako sam lepo razumela i kroz R1 i kroz R2 više ne teče struja. I onda je tu moje pitanje, kako da znam kada će doći do prekida toka struje u celom kolu kad je kondenzator pun, a kada u samo u grani u kojoj je kondenzator, kao što se javljalo u zadacima pre ovog kojima ne bih da vas zamaram jer ste mi mnogo pomogli i ovako), a napon između obloga je Uc = epsilon.

Zatim kad se prekidač zatvori (što je isto što i uključi?) onda se kondenzator prazni i ponaša kao izvor struje za potrošač R1, te je je IR1= Uc, tj. IR1 = epsilon. I to je zaista rešenje u zbirci (hvala vam mnogo još jednom), ali samo još da pitam šta se u tom trenutku dešava sa levim delom kola u grani sa izvorom i otporom R2 kad se kondenzator prazni. Mislim kako tada na struju u kolu ne utiče izvor?

Do prekida struje u kolu ce doci nakon odredjenog vremena definisanog RC konstantom. Imas lepo napisano na
https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor
Da ne bi prepisivali..kada se kond napuni, struja kroz R1 pada na nulu.

Kada se prekidac ukljuci, a kondenzator je na naponu izvora, maksimalna struja je napon izvora/R2, i pada do struje koja je definisana naponom izvora/R1+R2, ne pada na nulu. Napon na kondenzatoru je napon doticnog otpornog razdelnika, ako su R1=R2, onda je pola napona izvora, i kroz kondenzator ne tece struja.

Hvala najlepše svima na odgovorima. Sad mi je jasnije:)

Bio je u pravu djoka_l :)

Dakle, struja kroz otpornik R2 mora biti jednaka nuli, jer je kondenzator C napunjen na napon E, pa su na oba kraja otpornika R2 isti potencijali. Ovo se može alternativno reći na sledeći način: kondenzator C je napunjen, pa u grani sa njim nema struje, a prekidač P je otvoren, pa ni u grani sa prekidačem nema struje; zbog toga i struja kroz R1 mora biti jednaka nuli, pa i struja kroz R2 mora biti jednaka nuli (iz prvog Kirhofovog zakona). Konačno, i za Fizika u srcu možda i ponajbolje tumačenje, da se napiše drugi Kirhofov zakon za konturu izvor E -- otpronik R2 -- kondnenzator C -- izvor E, imajući u vidu da je kondenzator napunjen na vrednost E.

Dakle, u trenutku zatvaranja prekidača izvor E ne utiče na struju kroz otpornik R1, a ta se struja može izračunati iz drugog Kirhofovog zakona za konturu kondenzator C -- otpornik R1 -- kondenzator C. Dobija se upravo ono što je dobio i djoka_l, a smer struje je ka gore (na slici).