Задание 21 ЕГЭ по физике · 94CB5B
Перезарядка конденсаторов
Конденсатор С1 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). После замыкания ключа в процессе перезарядки конденсаторов в цепи выделяется количество теплоты Q=30 мДж. Чему равна ёмкость конденсатора С1?
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Изначально энергия имеется только в заряженном конденсаторе C1:
W0=C1U22
При замыкании ключа заряд системы сохраняется. После окончания перезарядки оба конденсатора имеют одинаковое напряжение:
C1U=(C1+C2)Uкон,Uкон=C1UC1+C2
Конечная энергия конденсаторов равна:
W1=(C1+C2)Uкон22=C12U22(C1+C2)
Выделившееся в резисторе количество теплоты равно разности начальной и конечной энергий:
Q=W0−W1=U22⋅C1C2C1+C2
Подставим Q=30 мДж=0,030 Дж, U=300 В и C2=2⋅10−6 Ф:
0,030=30022⋅C1⋅2⋅10−6C1+2⋅10−6
После упрощения получаем:
C1C1+2⋅10−6=13,3C1=C1+2⋅10−6,C1=1⋅10−6 Ф
W0=C1U22
При замыкании ключа заряд системы сохраняется. После окончания перезарядки оба конденсатора имеют одинаковое напряжение:
C1U=(C1+C2)Uкон,Uкон=C1UC1+C2
Конечная энергия конденсаторов равна:
W1=(C1+C2)Uкон22=C12U22(C1+C2)
Выделившееся в резисторе количество теплоты равно разности начальной и конечной энергий:
Q=W0−W1=U22⋅C1C2C1+C2
Подставим Q=30 мДж=0,030 Дж, U=300 В и C2=2⋅10−6 Ф:
0,030=30022⋅C1⋅2⋅10−6C1+2⋅10−6
После упрощения получаем:
C1C1+2⋅10−6=13,3C1=C1+2⋅10−6,C1=1⋅10−6 Ф
Пример ответа
C1 = 1 мкФ
Источник: Открытый банк ФИПИ 94CB5B
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
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.