Задание 25 ЕГЭ по физике · 0B939C
Теплота при разряде конденсатора
На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ℰ=12 В и внутренним сопротивлением r=1 Ом, двух резисторов с сопротивлениями R1 = 7 Ом и R2 = 4 Ом, конденсатора электроёмкостью С = 3 мкФ и катушки с индуктивностью L = 32 мкГн. Какое количество теплоты выделится на резисторе R2 после размыкания ключа К? Сопротивлением провода катушки пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
В установившемся режиме постоянного тока конденсатор не проводит ток, а сопротивлением катушки можно пренебречь. Поэтому ток в цепи до размыкания ключа определяется сопротивлениями R1, R2 и внутренним сопротивлением источника:
I=ER1+R2+r=127+4+1=1 А
Напряжение на конденсаторе равно напряжению на резисторе R2, поскольку катушка в установившемся режиме является проводником без сопротивления:
UC=IR2=1⋅4=4 В
Энергия электрического поля заряженного конденсатора:
WC=CUC22=3⋅10−6⋅422=24⋅10−6 Дж
Энергия магнитного поля катушки до размыкания ключа:
WL=LI22=32⋅10−6⋅122=16⋅10−6 Дж
После размыкания ключа источник, внутреннее сопротивление и резистор R1 оказываются отключёнными от контура, содержащего катушку, конденсатор и резистор R2. Вся начальная энергия электрического и магнитного полей выделяется в виде теплоты на резисторе R2:
Q=WC+WL=24⋅10−6+16⋅10−6=40⋅10−6 Дж
I=ER1+R2+r=127+4+1=1 А
Напряжение на конденсаторе равно напряжению на резисторе R2, поскольку катушка в установившемся режиме является проводником без сопротивления:
UC=IR2=1⋅4=4 В
Энергия электрического поля заряженного конденсатора:
WC=CUC22=3⋅10−6⋅422=24⋅10−6 Дж
Энергия магнитного поля катушки до размыкания ключа:
WL=LI22=32⋅10−6⋅122=16⋅10−6 Дж
После размыкания ключа источник, внутреннее сопротивление и резистор R1 оказываются отключёнными от контура, содержащего катушку, конденсатор и резистор R2. Вся начальная энергия электрического и магнитного полей выделяется в виде теплоты на резисторе R2:
Q=WC+WL=24⋅10−6+16⋅10−6=40⋅10−6 Дж
Пример ответа
Q=4,0⋅10−5 Дж=40 мкДж
Источник: Открытый банк ФИПИ 0B939C
Похожие задания
25К аккумулятору с ЭДС ℰ=50 B и внутренним сопротивлением r = 4 Ом подключили лампу сопротивлением RЛ = 10 Ом и…Теплота при разряде конденсатора · ACCEB425Электромагнитное излучение с длиной волны 3,3 ⋅ 10^( – 7) м используется для нагревания воды. Какую массу…Нагревание воды фотонами · 002D3A25Плоская монохроматическая световая волна с длиной волны 400 нм падает по нормали на дифракционную решётку.…Период дифракционной решётки · 01C99325Ион с зарядом q=3,2⋅10^(−19) Кл и массой m=1,5⋅10^(−25) кг проходит ускоряющую разность потенциалов U=2 кВ и…Радиус движения иона · 030E6825В электрической цепи, схема которой показана на рисунке, R1=R, R2=2R, r=0,5R. Когда ключ К разомкнут, на…Мощность в разветвлённой цепи · 05618D25Сила тока в идеальном колебательном контуре меняется со временем так, как показано на рисунке. Определите…Заряд конденсатора в контуре · 071894
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.