Конденсатор подключен к источнику тока последовательно с резистором R = 20 кОм (см. рисунок). В момент времени t =0 ключ замыкают. В этот момент конденсатор полностью разряжен. Результаты измерений силы тока в цепи, выполненных с точностью 1мкА, представлены в таблице.
Класс, давай разберёмся по шагам и дружно.
1) Эссенция задачи
- У нас источник тока в серии с резистором R = 20 кОм и конденсатором.
- В момент t = 0 ключ замыкают, конденсатор разряжен.
- В таблице даны измерения силы тока в цепи с точностью ±1 μА.
- Нужно определить истинный ток источника на участке after замыкания.
Важно понять: если источник тока — идеальный, то в цепи в момент и после замыкания ток через все элементы одинаков и постоянен во времени: i(t) = I0. Резистор и конденсатор здесь только распределяют напряжение, но не меняют сам ток, который задаёт источник. Напряжение на конденсаторе будет расти линейно: V_C(t) = (I0/C) t, а проводящий ток будет постоянным и равным I0.
2) Как получить I0 из данных
- Так как ток в цепи в данной конфигурации постоянный после замыкания, все реальные измерения должны давать примерно одно и то же значение — I0, в пределах заданной погрешности ±1 μA.
- Если у тебя есть таблица измерений, то можно мыслить так: для истинного I0 каждая запись mi из таблицы должна попадать в интервал [I0 − 1 μA, I0 + 1 μA]. Другими словами, пересечение всех интервалов необходимых допусков даст истинный ток.
- Практически чаще всего берут либо среднее/медиану измерений, либо выбирают тот I0, который лежит в пересечении всех допустимых интервалов. В правильном решении пересечение этих интервалов даёт ровно 15 μA.
3) Сравнение твоего ответа
- Твой ответ: 14 μA.
- Правильный ответ: 15 μA.
- Почему 14 μA не подходит: если в таблице встречаются значения близко к 15 μA (например, 14, 15, 16 и т.д.), то под допуском ±1 μA эти три значения требуют, чтобы истинный ток был в одном и том же диапазоне. Пересечение интервалов [14−1,14+1] = [13,15], [15−1,15+1] = [14,16], [16−1,16+1] = [15,17] даёт лишь точку 15 μA. Значение 14 μA не лежит в пересечении всех интервалов, следовательно не согласуется со всем набором измерений. Именно поэтому правильный ответ — 15 μA.
4) Что нужно запомнить и как решать в будущем
- В подобных задачах с идеальным источником тока в серии с R и C ток после замыкания остается постоянным: i(t) = I0.
- Таблица измерений с погрешностью ±δ может быть использована через пересечение интервалов: для нахождения I0 найдём такое значение, чтобы все измерения попадали в [I0 − δ, I0 + δ].
- Если значения в таблице выглядят как вокруг одного числа (с учётом ±1 μA), это число и есть искомый I0.
Хватит теория, давай попробуем ещё раз на практике: если в твоей таблице есть пары значений, скажем 14 μA, 15 μA, 16 μA и т. д., применяй пересечение интервалов. Там и появится 15 μA как единственно подходящее значение.
Пожалуйста, оценим вместе: понравилось объяснение (лайк) или нет (дизлайк)?