Circuito RC - DE

Ayer estaba hojeando algunas preguntas para prepararme para mi examen y encontré esta:

Considere el siguiente circuito que consta de un condensador C y dos resistencias R idénticas . Para t < 0 el interruptor está abierto y el condensador está descargado. En t = 0 el interruptor está cerrado y el circuito está conectado a la fuente de voltaje con voltaje constante U .

ingrese la descripción de la imagen aquí

a) ¿Cuál es la corriente total en el circuito inmediatamente después de cerrar el interruptor? ¿Cuál es la carga del capacitor y la corriente total después de mucho tiempo?

b) Determinar para t > 0 la corriente total en el circuito y la carga del capacitor en función del tiempo estableciendo una ecuación diferencial adecuada y resolviéndola.

No tenía una respuesta para eso, así que no pude responderla y todavía no tengo suficiente reputación para comentar. Hubo respuesta pero no fue explícita en b).

Tuve un problema muy similar en ejercicios anteriores y nunca pude establecer una ecuación diferencial y resolverla. ¿Podría alguien ayudarme aquí?

Editar: V R = R 2 I y V C = 1 C I d t

Con la ley de Kirchhoff debería ser

R I 2 + 1 C I d t = tu 2 ?

Así diferenciando con respecto a t debería ser:

R 2 d I d t + I C = 0 .

Entonces eso nos daría I = 2 tu R mi 2 t R C , ¿bien?

Pero, ¿cómo obtengo una expresión para la carga del capacitor?

carga del condensador: q = V C C con V C = tu / 2 V R .

Respuestas (1)

Para t≥0, puede reemplazar la fuente de voltaje con las dos R (formando un divisor de voltaje) por su equivalente de Thevenin.

Esto simplifica su circuito (para t≥0) a:

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EDITAR:
Nota: En el circuito simplificado pero equivalente, el valor de la resistencia es R/2 y el voltaje de la fuente de voltaje es U/2.


Debería poder formular la ecuación diferencial para este circuito.

¿Podría mirar mi edición en la publicación original y ver si la escribí correctamente? Y también tengo problemas con la carga.
Se ve bien para mi.
Gracias. Ahora sé cómo manejar circuitos RC y divisores de voltaje. Aunque, ahora que lo pienso, tengo un poco de curiosidad sobre a) del ejercicio. ¿Cuál es la carga y la corriente total después de mucho tiempo? ¿No es la corriente total sólo la I obtuvimos de la ecuación diferencial? Y dado que la corriente no alcanza su máximo, ¿el capacitor no estará completamente cargado?
Aunque la corriente nunca alcanza un valor terminal, se acerca asintóticamente más y más al valor "final" 0. Ese valor se entiende (límite t -> infinito) por "después de un tiempo muy largo". Lo mismo ocurre con el voltaje y la carga. Después de varios intervalos de tiempo RC esos valores alcanzan 0.9999...% del valor asintótico.
@Chu: cualquier circuito lineal puede reemplazarse ("combinarse" con) su equivalente de Thevenin (que equivale a una fuente de voltaje con una resistencia en serie). Si no sabe esto, mire, por ejemplo, aquí en.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9venin%27s_theorem
@Curd, ¿cómo puedes combinar las dos resistencias cuando fluyen diferentes corrientes a través de ellas? Con su circuito, el voltaje final en C es U.
@Chu: No, es U/2 (en mi circuito equivalente simplificado no solo R ha sido reemplazado por R/2 sino que también U ha sido reemplazado por U/2).
@Curd, no vi el u/2. OK
Sí, es un poco pequeño. Debería haber mencionado en el texto también...