Задание 25 ЕГЭ по физике · 487964
Энергия заряженного конденсатора
Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику постоянного тока с ЭДС E и внутренним сопротивлением r (см. рисунок). Определите энергию конденсатора С2.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Конденсаторы C1 и C3 подключены между левым и средним узлами параллельно. Их общая ёмкость равна:
Cл=C1+C3=2C+4C=6C
Конденсаторы C2 и C4 подключены между средним и правым узлами параллельно. Их общая ёмкость равна:
Cпр=C2+C4=C+2C=3C
Полученные группы соединены последовательно. В установившемся режиме ток через источник отсутствует, поэтому падение напряжения на внутреннем сопротивлении равно нулю, а напряжение между крайними узлами равно ЭДС источника E.
Uл+Uпр=E
При последовательном соединении групп заряды на них одинаковы, поэтому напряжения обратно пропорциональны их ёмкостям. Напряжение на правой группе, а значит и на конденсаторе C2, равно:
U2=Uпр=ECлCл+Cпр=E6C6C+3C=2E3
Энергия заряженного конденсатора определяется формулой W=CU22. Для конденсатора C2=C получаем:
W2=C2U222=C22E32=2CE29
Cл=C1+C3=2C+4C=6C
Конденсаторы C2 и C4 подключены между средним и правым узлами параллельно. Их общая ёмкость равна:
Cпр=C2+C4=C+2C=3C
Полученные группы соединены последовательно. В установившемся режиме ток через источник отсутствует, поэтому падение напряжения на внутреннем сопротивлении равно нулю, а напряжение между крайними узлами равно ЭДС источника E.
Uл+Uпр=E
При последовательном соединении групп заряды на них одинаковы, поэтому напряжения обратно пропорциональны их ёмкостям. Напряжение на правой группе, а значит и на конденсаторе C2, равно:
U2=Uпр=ECлCл+Cпр=E6C6C+3C=2E3
Энергия заряженного конденсатора определяется формулой W=CU22. Для конденсатора C2=C получаем:
W2=C2U222=C22E32=2CE29
Пример ответа
W2=2CE2/9
Источник: Открытый банк ФИПИ 487964
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.