В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, сила тока через источник сразу после замыкания ключа в n = 3 раза больше силы тока, установившейся спустя большое время после этого замыкания. Установившийся заряд на конденсаторе ёмкостью C = 0,5 мкФ равен q = 2 мкКл. Найдите ЭДС ℰ источника.
1. Сразу после замыкания ключа К ток пойдет только через конденсатор С, поскольку он ещё не заряжен, и напряжение на нём и на резисторе R равно нулю, откуда по закону Ома для участка цепи следует, что и ток через резистор в первый момент равен нулю. Поэтому по закону Ома для замкнутой цепи 
2. В установившемся режиме ток через конденсатор не идёт, и по закону Ома для замкнутой цепи
3. Установившееся падение напряжения на резисторе равно напряжению на конденсаторе
согласно формуле для связи заряда и напряжения на конденсаторе.
4. Из написанных уравнений получаем, что
откуда
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: законы Ома для участка цепи и для полной (замкнутой) цепи, формула для связи заряда и напряжения на конденсаторе); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины |
3 | |||||||||||||
| Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности, проведены необходимые преобразования и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один из следующих недостатков.
Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III — представлены не в полном объёме или отсутствуют. При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.). При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. |
2 | |||||||||||||
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. Источник
2020-02-22 Согласно закону сохранения энергии, после замыкания ключа $K_$ работа источника $U \Delta q$ при зарядке первого конденсатора емкостью $C$ до напряжения $U$ расходуется на создание в этом конденсаторе электростатического поля, обладающего энергией $\frac>$, и на выделение в резисторе количества теплоты $Q_$: При полной зарядке конденсатора его заряд равен $\Delta q = CU$, откуда получаем При замыкании ключей $K_ — K_$ следует учесть, что все сопротивления проводов пренебрежимо малы, но они обладают маленькой индуктивностью, поэтому вначале происходит быстрый неквазистационарный процесс перераспределения зарядов между уже заряженными конденсаторами и каждым следующим незаряженным конденсатором. При этом возникают электромагнитные колебания, сопровождающиеся излучением электромагнитных волн и потерями части энергии, запасенной в заряженных конденсаторах. После того как заряды на соединенных конденсаторах выровняются, происходит более медленный, квазистационарный процесс их дозарядки до напряжения источника $U$ через резистор, при этом после замыкания очередного ключа через источник каждый раз протекает один и тот же заряд $\Delta q$. После замыкания ключей $K_ — K_$ первые 4 конденсатора зарядятся до напряжения источника $U$, и их заряд будет равен $4 \Delta q = 4CU$. Когда будет замкнут ключ $K_$, этот заряд быстро перераспределится между пятью конденсаторами, так что на каждом из них окажется заряд $\Delta q^ < \prime>= \frac$, напряжение на каждом конденсаторе будет $U^ < \prime>= \frac$ и энергия всех 5 заряженных конденсаторов составит При дальнейшей медленной дозарядке через источник протечет еще один заряд $\Delta q = CU$, источник опять совершит работу $U \Delta q = CU^$, энергия пяти заряженных конденсаторов станет равной и в резисторе выделится количество теплоты $Q_$. Таким образом, закон сохранения энергии на этом этапе имеет вид $U \Delta q = W — W^ < \prime>+ Q_$, откуда находим Источник В цепи, схема которой изображена на рисунке, ЭДС первого источника E1 = 3 В, его внутреннее сопротивление r1 = 2 Ом, ЭДС второго источника E2 = 7 В, его внутреннее сопротивление r2 = 1 Ом, сопротивления резисторов R1 = 4 Ом, R2 = 5 Ом, R3 = 6 Ом, R4 = 7 Ом, ёмкость конденсатора C = 100 мкФ. Найдите энергию этого конденсатора, если до включения в данную цепь он был не заряжен. 1. Согласно закону Ома для замкнутой цепи, ток в контуре, изображённом на рисунке, течёт против часовой стрелки и равен 2. Падение напряжения на резисторе 3. Энергия конденсатора, согласно формуле для неё, равна Ответ:
|
Вам также может понравиться