Задания № 13, 14 · ОГЭ

Смешанное соединение конденсаторов

Алгоритм расчёта общей ёмкости цепей с последовательными и параллельными участками
6 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Смешанное соединение конденсаторов содержит участки, соединённые последовательно и параллельно. Чтобы найти общую ёмкость цепи, её последовательно упрощают: сначала заменяют простые группы одним эквивалентным конденсатором, затем повторяют расчёт до тех пор, пока не останется одна ёмкость.

Основные понятия и единицы

Конденсатор — устройство, состоящее из двух проводящих обкладок, разделённых диэлектриком. Его способность накапливать электрический заряд характеризует электроёмкость \(C\). При подключении к источнику напряжения на обкладках появляется заряд \(q\), связанный с напряжением \(U\).

D
Определение

Эквивалентная ёмкость — такая ёмкость одного конденсатора, который при том же напряжении потребляет от источника такой же заряд, как вся исходная цепь.

\[C=\frac{q}{U}\]
\(C\)
электроёмкость
фарад, Ф
\(q\)
электрический заряд
кулон, Кл
\(U\)
напряжение
вольт, В

В задачах часто встречаются микрофарады: \(1\,\text{мкФ}=10^{-6}\,\text{Ф}\), нанофарады: \(1\,\text{нФ}=10^{-9}\,\text{Ф}\), и пикофарады: \(1\,\text{пФ}=10^{-12}\,\text{Ф}\). Перед вычислениями проверьте, в одинаковых ли единицах заданы все ёмкости.

Как выразить величину из формулы

Если нужно выразить другую величину, умножайте или делите обе части равенства на одно и то же число. Например, из \(C=\frac{q}{U}\): умножаем на \(U\) и получаем \(q=CU\); делим на \(C\) и получаем \(U=\frac{q}{C}\). Это безопаснее, чем пытаться менять формулу «на глаз».

Два базовых правила

При параллельном соединении все конденсаторы подключены к одной и той же паре узлов. Поэтому напряжение на них одинаково, а общий заряд равен сумме зарядов. Подробное правило можно повторить на странице параллельного соединения конденсаторов.

\[C_{\text{экв}}=C_1+C_2+\ldots+C_n\]

При последовательном соединении конденсаторы образуют одну цепочку без разветвлений. На каждом из них одинаков по модулю заряд, а общее напряжение равно сумме напряжений. Подробное правило приведено на странице последовательного соединения конденсаторов.

\[\frac{1}{C_{\text{экв}}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\ldots+\frac{1}{C_n}\]

Для двух последовательно соединённых конденсаторов удобнее использовать преобразованную формулу:

\[C_{\text{экв}}=\frac{C_1C_2}{C_1+C_2}\]
T
Главное правило сравнения

При параллельном соединении общая ёмкость больше каждой отдельной ёмкости. При последовательном соединении общая ёмкость меньше самой маленькой ёмкости в группе.

C₁C₂C₃
Смешанная цепь: \(C_1\) последовательно соединён с параллельной группой \(C_2\) и \(C_3\).
Микро-проверка

Два конденсатора ёмкостями \(2\,\text{мкФ}\) и \(5\,\text{мкФ}\) соединены параллельно. Чему равна их общая ёмкость?

Алгоритм расчёта смешанной цепи

Главная трудность — увидеть, какие конденсаторы образуют простую группу. Ищите узлы: если концы нескольких конденсаторов подключены к одним и тем же двум точкам, они соединены параллельно. Если между соседними конденсаторами нет ответвления, они соединены последовательно.

  1. Перерисуйте схему аккуратно и обозначьте узлы, если это помогает увидеть соединение.
  2. Найдите внутреннюю группу, которую можно заменить одной ёмкостью.
  3. Выберите формулу: сумму для параллельного соединения или обратные величины для последовательного.
  4. Замените найденную группу эквивалентным конденсатором и упростите схему.
  5. Повторяйте действия, пока не получите одну общую ёмкость.
  6. Проверьте результат: он должен согласовываться с правилами сравнения.
№
Разобранный пример

Найдём общую ёмкость цепи, где \(C_1=6\,\text{мкФ}\) соединён последовательно с параллельной группой \(C_2=3\,\text{мкФ}\) и \(C_3=9\,\text{мкФ}\).

1
Сначала объединяем параллельные \(C_2\) и \(C_3\): напряжение на них одинаково, поэтому ёмкости складываются.
\(\displaystyle C_{23}=C_2+C_3=3+9=12\,\text{мкФ}\)
2
После замены группы цепь состоит из двух последовательно соединённых ёмкостей \(C_1\) и \(C_{23}\).
\(\displaystyle C_{\text{общ}}=\frac{C_1C_{23}}{C_1+C_{23}}\)
3
Подставляем значения и вычисляем.
\(\displaystyle C_{\text{общ}}=\frac{6\cdot12}{6+12}=\frac{72}{18}=4\,\text{мкФ}\)
Ответ

Общая ёмкость цепи равна \(\boxed{4\,\text{мкФ}}\). Проверка: после последовательного соединения она должна быть меньше меньшей из ёмкостей \(6\,\text{мкФ}\) и \(12\,\text{мкФ}\); это выполняется.

Проверка решения и дополнительные величины

Если в условии требуется найти заряд или напряжение, сначала найдите общую ёмкость, а затем используйте формулу \(q=CU\) для всей цепи. В последовательной группе заряд на каждом конденсаторе одинаков: \(q_1=q_2=\ldots\). В параллельной группе одинаково напряжение: \(U_1=U_2=\ldots\).

Для нескольких групп удобно вводить промежуточные обозначения: \(C_{12}\), \(C_{34}\) и так далее. Записывайте рядом, какие именно конденсаторы входят в каждую группу. Это помогает не перепутать исходную и уже заменённую ёмкость.

!
Частые ошибки

1. Складывать ёмкости при последовательном соединении. Нужно складывать обратные величины. 2. Использовать формулу произведения для трёх и более последовательных конденсаторов без вывода. 3. Не замечать ответвление в узле и считать цепочку последовательной. 4. Смешивать мкФ и Ф без перевода единиц. 5. Забывать проверить ответ сравнением: при последовательном соединении он не может быть больше меньшего исходного значения.

i
Связь с другими формулами

Формулы заряда обкладок и энергии конденсатора применяются уже после определения нужного напряжения и ёмкости. Если нужна теория самого элемента, начните со страницы «Конденсатор», а сводные формулы соединений собраны на странице «Формулы соединения конденсаторов».

Итоговая самопроверка

Q
Быстрый тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · распознавание соединения
Как соединены конденсаторы, если напряжение на каждом одинаково?
Главное за минуту

Главное

  • Параллельное соединение: \(C_{\text{экв}}=C_1+C_2+\ldots\).
  • Последовательное соединение: \(\frac{1}{C_{\text{экв}}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\ldots\).
  • Смешанную цепь упрощают по шагам, заменяя отдельные группы эквивалентными конденсаторами.
  • При последовательном соединении одинаков заряд, при параллельном — одинаково напряжение.
  • Всегда приводите единицы к одной системе и проверяйте результат по смыслу.