Задание 21 ЕГЭ по физике · EA12FA
Энергия конденсатора в батарее
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 С1.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Конденсаторы C1 и C3 подключены параллельно, как и конденсаторы C2 и C4. Эквивалентные ёмкости групп равны
C13=C1+C3=2C+4C=6C,C24=C2+C4=C+2C=3C
Две получившиеся группы соединены последовательно. Их эквивалентная ёмкость
Cэкв=C13C24C13+C24=6C⋅3C6C+3C=2C
В установившемся режиме ток через источник отсутствует, поэтому падение напряжения на внутреннем сопротивлении равно нулю. Напряжение на всей батарее равно ЭДС источника, а заряд последовательно соединённых групп
Q=CэквE=2CE
Напряжение на группе C1, C3 определяется её зарядом и эквивалентной ёмкостью
U13=QC13=2CE6C=E3
При параллельном соединении напряжение на конденсаторе C1 такое же, как на всей группе C1, C3. Поэтому энергия конденсатора C1 равна
W1=C1U1322=2C2E32=CE29
C13=C1+C3=2C+4C=6C,C24=C2+C4=C+2C=3C
Две получившиеся группы соединены последовательно. Их эквивалентная ёмкость
Cэкв=C13C24C13+C24=6C⋅3C6C+3C=2C
В установившемся режиме ток через источник отсутствует, поэтому падение напряжения на внутреннем сопротивлении равно нулю. Напряжение на всей батарее равно ЭДС источника, а заряд последовательно соединённых групп
Q=CэквE=2CE
Напряжение на группе C1, C3 определяется её зарядом и эквивалентной ёмкостью
U13=QC13=2CE6C=E3
При параллельном соединении напряжение на конденсаторе C1 такое же, как на всей группе C1, C3. Поэтому энергия конденсатора C1 равна
W1=C1U1322=2C2E32=CE29
Пример ответа
W1 = CE2/9
Источник: Открытый банк ФИПИ EA12FA
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.