Задание 25 ЕГЭ по физике · 244A3F
Теплота при разряде конденсаторов
Конденсатор C1 =1 мкФ заряжен до напряжения U=300 В и включён в последовательную цепь из резистора R=300 Ом, незаряженного конденсатора C2 =2 мкФ и разомкнутого ключа К (см. рисунок). Какое количество теплоты выделится в цепи после замыкания ключа, пока ток в цепи не прекратится?
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
После замыкания ключа заряженный и незаряженный конденсаторы соединяются через резистор. В установившемся режиме ток прекращается, а напряжение на обоих конденсаторах становится одинаковым.
U1к=U2к=Uк
Суммарный заряд системы конденсаторов сохраняется. Изначально заряд есть только на первом конденсаторе.
C1U=(C1+C2)Uк
Определим конечное напряжение.
Uк=C1UC1+C2=1⋅3001+2=100 В
Начальная энергия заряженного конденсатора равна:
Wн=C1U22=1⋅10−6⋅30022=0,045 Дж
Конечная энергия двух соединённых конденсаторов равна:
Wк=(C1+C2)Uк22=3⋅10−6⋅10022=0,015 Дж
Разность энергий выделяется в виде теплоты на резисторе.
Q=Wн−Wк=0,045−0,015=0,030 Дж
U1к=U2к=Uк
Суммарный заряд системы конденсаторов сохраняется. Изначально заряд есть только на первом конденсаторе.
C1U=(C1+C2)Uк
Определим конечное напряжение.
Uк=C1UC1+C2=1⋅3001+2=100 В
Начальная энергия заряженного конденсатора равна:
Wн=C1U22=1⋅10−6⋅30022=0,045 Дж
Конечная энергия двух соединённых конденсаторов равна:
Wк=(C1+C2)Uк22=3⋅10−6⋅10022=0,015 Дж
Разность энергий выделяется в виде теплоты на резисторе.
Q=Wн−Wк=0,045−0,015=0,030 Дж
Пример ответа
Количество выделившейся теплоты: Q=0,03 Дж, или 30 мДж.
Источник: Открытый банк ФИПИ 244A3F
Похожие задания
25Электромагнитное 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 · 07189425На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ℰ=12 В и внутренним…Теплота при разряде конденсатора · 0B939C
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.