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2 condensatori e 1 dubbio

Circuiti, campi elettromagnetici e teoria delle linee di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

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[1] 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto UtenteStarbyte » 4 set 2018, 17:12

Salve a tutti. Sto da poco affrontando la materia. Ho un banale esercizio sui condensatori che non riesco a risolvere.
Ho due condensatori rispettivamente di capacità C_1 = 3 mF e C_2 = 4 mF. Inizialmente la d.d.p. ai capi del condensatore 1 è di \Delta V_1 = 100 V , il condensatore 2 è scarico e l'interruttore è aperto. Alla chiusura dell'interruttore, dopo un transitorio i due conduttori arrivano ad una situazione di equilibrio.Devo calcolare:
a) l'energia immagazzinata dal sistema prima della chiusura dell'interruttore
b) l'energia immagazzinata dal sistema dopo la chiusura dell'interruttore

Riguardo il punto a, trovo che U_{E} = \frac{1}{2}(Q_1V_1+ Q_2V_2) = \frac{1}{2}Q_1V_1 = 15J perché la d.d.p. ai capi del secondo condensatore è nulla.

Riguardo il punto b, trovo che i condensatori vedono lo stesso potenziale dunque sono in parallelo e C_{12}= C_1 + C_2. E visto che \Delta V_{tot} = 100V allora U_{E} = \frac{1}{2}C_{12} \Delta V^2 = 35J

Dove sbaglio?
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[2] Re: 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto Utenteelfo » 4 set 2018, 17:20

Starbyte ha scritto:E visto che \Delta V_{tot} = 100V

Sicuro? :D
Cosa fa la tensione quando distribuisci la carica di C1 anche su C2?

Rifatto il conto, c'e' poi un bel "problemino" :D
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[3] Re: 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 4 set 2018, 17:28

E' un quesito interessante che periodicamente viene posto :-) :-) :-)
Mi pare che da qualche parte in bacheca ci siano vari articoli con la soluzione, purtroppo non riesco a ritrovarli. Spero che qualcuno più abile di me, li rintracci e scriva come leggerli.

E' il modello troppo semplificato che conduce a risultati errati.

La carica si conserva, ma l'energia no !

L'energia si deve dissipare da qualche parte e in particolare nell' interruttore che deve dissipare quando passa da resistenza infinita (aperto) a resistenza nulla (quando chiuso)
Verrebbe percorso da una corrente infinita in un tempò indinitesimo.

Prova a svolgere i calcoli ipotizzando che presenti una resistenza non nulla, ma piccola a piacere.

Mi pare che abbiano considerato anche che una corrente infinita nell'induttanza del filo provocherebbe una readiazione di energia em.
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[4] Re: 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto UtenteEdmondDantes » 4 set 2018, 18:47

A parte il bel problemino, citato dal nostro amico Foto Utenteelfo, affermare che la tensione rimanga costante significa avere più di un dubbio, anche se i condensatori rimangono 2.
Cosa accade alle cariche quando inserisci il secondo condensatore? E di conseguenza, come varia la tensione ai capi dei due condensatori?
Rispondi a queste domande e troverai da solo come risolvere l'esercizio.
Siamo alla solita situazione dell'applicazione delle formule a memoria.
Risolvi correttamente l'esercizio e poi potrai leggere questo articolo.

Appena ne saprai di più, in termini di matematica e fisica, potrai leggere anche questo.

Per il momento ti solo posso augurare Buono studio :!: :!:
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[5] Re: 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto Utentetonnoto » 4 set 2018, 18:53

La carica, (che si conserva al contrario dell'energia) è Q=VxC1
Questa carica sarà suddivisa tra C1 e C2 con la particolarita che entrambi i condensatori
avranno ai capi la stessa tensione che hai tutti gli elementi per calcolare. Quindi?
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[6] Re: 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto UtenteEdmondDantes » 4 set 2018, 19:03

tonnoto ha scritto:La carica, (che si conserva al contrario dell'energia) è Q=VxC1

Siamo in forum frequentato da diversi utenti, molti di questi sono studenti che hanno dei dubbi quasi naturali all'inizio. Bisogna pesare certe affermazioni.
L'energia non si conserva? Stiamo violando uno dei pilastri della fisica classica e moderna? Non puoi scriverlo!
Probabilmente ti saresti salvato, dichiarando il sistema di riferimento.
Nel testo dell'esercizio c'e una parola (dopo un transitorio), che passa in secondo piano, che fa tornare sull'attenti tutti i principi fisici coinvolti. O meglio, questi rimangono sempre sull'attenti, siamo noi che dobbiamo interpretare bene i risultati.
Come dire, il circuito ha sempre ragione.
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[7] Re: 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto Utentetonnoto » 4 set 2018, 19:21

tonnoto ha scritto:Siamo in forum frequentato da diversi utenti, molti di questi sono studenti che hanno dei dubbi, quasi naturali all'inizio. Bisogna pesare certe affermazioni.


Faccio ammenda, davo per scontato che op avesse letto i riferimenti del post precedente, ovviamente facevo
riferimento, sia pure distrattamente, al caso in questione; l'energia si conserva ma viene in parte dissipata.
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[8] Re: 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto UtenteStarbyte » 4 set 2018, 20:40

Allora a circuito chiuso, mi viene da pensare che C_2 (essendo inizialmente scarico) si carica e quindi la carica Q_1 dal primo condensatore si trasferisce al secondo condensatore e dipenderà da un tempo t. Poiché la capacità C_2 = 4mF è costante e C_2 = \frac{Q_1}{\Delta V_2}, vuol dire che la \Delta V_2 crescerà proporzionalmente alla quantità di carica Q_1 che si sta accumulando e sarà anch'essa funzione di t. La quantità massima di carica che si accumulerà sul condensatore sarà Q_1 = C_1 \Delta V_1 .
Non capisco quale è la tensione ai capi di C_1 e C_2 a carica completata. Ma soprattutto non capisco se c'è un generatore che crea tensione per il circuito o è il condensatore C_1 a fungere da generatore. :cry:
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[9] Re: 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto UtenteEdmondDantes » 4 set 2018, 21:31

Starbyte ha scritto:e quindi la carica Q_1 dal primo condensatore si trasferisce al secondo condensatore


Che cosa intendi dire con questa affermazione? Che tutta la carica accumulata da C1 si trasferisce su C2?
Pare proprio di si', considerando il ragionamento successivo.
Devi pensare nel senso di ragionare. Quale grandezza elettrica indicherà il raggiungimento della situazione di equilibrio?

Dimmi una cosa. Su quale libro di fisica stai studiando?
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[10] Re: 2 condensatori e 1 dubbio

Messaggioda Foto UtenteStarbyte » 4 set 2018, 21:53

Quale grandezza elettrica indicherà il raggiungimento della situazione di equilibrio?

Allora per Kirchhoff, la somma delle tensioni erogata sul circuito chiuso è pari alla caduta di potenziale ( quindi \Delta V = \Delta V_{C_1} + \Delta V_{C_2}). Se ciò è vero, allora si avrà la carica massima su C_2 quando C_1 avrà il potenziale minimo. Sbaglio?
Dimmi una cosa. Su quale libro di fisica stai studiando?

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