W układach kondensatorów kluczowe jest rozpoznanie rodzaju połączeń i upraszczanie schematu etapami. Dla połączenia równoległego kondensatorów pojemności się sumują, ponieważ napięcie jest takie samo na każdej gałęzi, a ładunki mogą się "dodawać". Dla połączenia szeregowego sumują się odwrotności pojemności, bo w szeregu ten sam ładunek przepływa przez każdy element, a napięcia na nich się rozkładają.
W tym zadaniu występuje układ mieszany: dwie pary kondensatorów połączonych równolegle, a następnie te dwie grupy połączone szeregowo.
- Krok 1 (równolegle): C1 i C2 są równolegle, więc ich pojemność zastępcza wynosi Cz1 = C1 + C2 = 4 µF + 4 µF = 8 µF.
- Krok 2 (równolegle): C3 i C4 są równolegle, więc Cz2 = C3 + C4 = 4 µF + 4 µF = 8 µF.
- Krok 3 (szeregowo): Cz1 i Cz2 są połączone szeregowo, więc 1/Cz = 1/Cz1 + 1/Cz2 = 1/8 + 1/8 = 2/8 = 1/4. Po odwróceniu otrzymujemy Cz = 4 µF.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują? Wartość 16 µF odpowiadałaby sytuacji, gdyby wszystkie cztery kondensatory były równolegle (wtedy 4+4+4+4). Wartość 1 µF byłaby typowa dla czterech jednakowych kondensatorów połączonych całkowicie szeregowo (pojemność spada czterokrotnie). Wartość 2 µF może wynikać z błędnego potraktowania jednej z par jako połączenia szeregowego albo z pominięcia faktu, że najpierw należy uprościć gałęzie równoległe.
Wskazówka egzaminacyjna: w układach mieszanych zawsze najpierw redukuj najprostsze "bloki" równoległe lub szeregowe, dopiero potem licz połączenie między blokami. To ogranicza ryzyko pomylenia wzorów.
