СДАМ ГИА: РЕШУ ЕГЭ
Образовательный портал для подготовки к экзаменам
Физика
Физика
Cайты, меню, вход, новости


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 31 № 3038

В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 12 В, емкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 5 мГн, сопротивление лампы 5 Ом и сопротивление резистора 3 Ом.

В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока, и проводов пренебречь.

Решение.

Пока ключ замкнут, через катушку течет ток I, определяемый сопротивлением резистора: конденсатор заряжен до напряжения Энергия электромагнитного поля в катушке Энергия электромагнитного поля в конденсаторе

После размыкания ключа начинаются электромагнитные колебания, и вся энергия, запасенная в конденсаторе и катушке, выделится в лампе и резисторе:

Согласно закону Джоуля — Ленца, выделяемая в резисторе мощность пропорциональна его сопротивлению. Следовательно, энергия 0,184 Дж распределится в лампе и резисторе пропорционально их сопротивлениям, и на лампу приходится

 

Ответ:

Спрятать решение · · Видеокурс ·
Гость 22.05.2012 21:24

а сопротивление при нахождении силы тока взяли как сумма сопротивлений катушки конденсатора лампочки резистора?

Алексей (Санкт-Петербург)

Добрый день!

Не очень понимаю, про подсчет какого сопротивления Вы говорите. У катушки и конденсатора нет активных сопротивлений, а источник тока тут выдает постоянное напряжение, поэтому про реактивные сопротивления думать не надо.

Идейно задача решается следующим образом. Есть два этапа, до и после размыкания ключа.

До: конденсатор с лампочкой подключены параллельно к катушке с сопротивлением, и параллельно ко всему этому подключен источник. При параллельном подключении напряжения совпадают. Следовательно напряжение на катушке+сопротивлении равно ЭДС, но на катушке напряжение не падает, так как ее активное сопротивление равно нулю. Следовательно, по закону Ома для полной цепи то, текущий через этот участок равен (так как внутреннее сопротивление источника равно нулю). Конденсатор заряжается до тех пор, пока напряжение между его обкладками не станет равно ЭДС источника. После этого зарядка конденсатора прекращается, ток через лампочку становится равен нулю. В итоге имеем, что все напряжение, создаваемое ЭДС падает в этой ветке цепи на конденсаторе .

После: получается колебательный контур с активным сопротивлением. На активном сопротивлении выделяется тепло, в результате чего амплитуда колебаний уменьшается, пока колебания совсем не затухнут. Сразу после размыкания ключа конденсатор заряжен (в нем сосредоточена энергия электрического поля), через катушку течет ток (в ней сосредоточена энергия магнитного поля). По закону сохранения энергии, она ни от куда не берется просто так и никуда не пропадает. Поэтому вся энергия колебательного контура, в итоге выделиться на лампочке и сопротивлении как тепло. Таким образом, мы находим общее тепло . Остается разобраться, какая часть тепла выделится на лампочке.

Мощность тепловыделения равна . Поскольку лампочка и резистор в колебательном контуре оказываются уже подключены последовательно, то ток течет через них одинаковый. Следовательно, мощность пропорциональна величине сопротивления. Отсюда сразу ясно, что на лампочку приходится доля от всего тепла.

Вот и все решение, в принципе.

 

P.S. Используйте, пожалуйста, знаки препинания, так Ваши вопросы будет проще понять. И еще будет здорово, если Вы зарегистрируетесь :)

Гость 26.05.2012 12:57

спасибо большое, я зарегистрирован, через вк захожу, только редко попадаю в свой профиль, у вас такие неполадки серьёзные.. всё время выдаёт ошибку, даже если в истории браузера нахожу ссылку на разрешение допуска из вк, то после её прохождения и разрешения, попадаю почему-то на алгебру о.о

вадим Блинов 17.06.2016 14:40

При размыкание ключа энергия должна быть в конденсаторе или в катушки, причем если конденсатор полностью заряжен, то катушка разряжена, а в решение говорится, что катушка и конденсатор одновременно полностью заряжены. Если я не прав, поясните почему.

Антон

Энер­гия только в кон­ден­са­то­ре или в ка­туш­ки бывает 4 раза за период. Всё остальное время энергия частично в конденсаторе, частично в катушке. не является максимальной энергией конденсатора, аналогично не является максимальной энергией в катушке. Максимальная энергия была бы в отсутствии сопротивления, а так она уменьшается, выделяясь на резисторах.