Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 25 № 3666
i

Ко­ле­ба­тель­ный кон­тур со­сто­ит из ка­туш­ки ин­дук­тив­но­стью L=50 мкГн и со­про­тив­ле­ни­ем R=1 Ом и кон­ден­са­то­ра ем­ко­стью C=0,1мкФ. В кон­ту­ре под­дер­жи­ва­ют­ся не­за­ту­ха­ю­щие ко­ле­ба­ния, при ко­то­рых ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний на­пря­же­ния на кон­ден­са­то­ре равна U_0=10В. Какую сред­нюю мощ­ность при этом по­треб­ля­ет кон­тур от внеш­не­го ис­точ­ни­ка?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

При не­за­ту­ха­ю­щих ко­ле­ба­ни­ях в кон­ту­ре энер­гия элек­три­че­ско­го поля, за­па­сен­ная в кон­ден­са­то­ре, пе­ри­о­ди­че­ски пре­вра­ща­ет­ся в энер­гию маг­нит­но­го поля в ка­туш­ке ин­дук­тив­но­сти:

 дробь: чис­ли­тель: CU_0 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: LI_0 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби

(здесь I_0  — ам­пли­туд­ное зна­че­ние силы тока в ка­туш­ке).

Сред­няя мощ­ность P, по­треб­ля­е­мая кон­ту­ром, идет на ком­пен­са­цию теп­ло­вых по­терь в со­про­тив­ле­нии R ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти кон­ту­ра: P=I_эфф в квад­ра­те умно­жить на R, где I_эфф= дробь: чис­ли­тель: I_0, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби   — эф­фек­тив­ное зна­че­ние силы тока в кон­ту­ре. Из за­пи­сан­ных урав­не­ний по­лу­ча­ем:

P= дробь: чис­ли­тель: U_0 в квад­ра­те RC, зна­ме­на­тель: 2L конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 10 в квад­ра­те умно­жить на 1 умно­жить на 0,1 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 6 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на 50 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 6 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби =0,1 Вт.

 

Ответ: P= дробь: чис­ли­тель: U_0 в квад­ра­те RC, зна­ме­на­тель: 2L конец дроби =0,1 Вт.

 

При­ме­ча­ние о не­кор­рект­но­сти за­да­ния.

За­да­ние не­кор­рект­но, по­сколь­ку при любой ча­сто­те ге­не­ра­то­ра в кон­ту­ре будут под­дер­жи­вать­ся не­за­ту­ха­ю­щие ко­ле­ба­ния. Более того, при на­ли­чии ре­зи­сто­ра не будет вы­пол­нять­ся усло­вие на ра­вен­ство энер­гии в кон­ден­са­то­ре и ка­туш­ке ин­дук­тив­но­сти, по­сколь­ку ре­зи­стор по­сто­ян­но по­треб­ля­ет мощ­ность из кон­ту­ра. По­ми­мо этого, ре­зо­нанс­ная ча­сто­та в кон­ту­ре с ре­зи­сто­ром будет от­ли­чать­ся от ре­зо­нанс­ной ча­сто­ты кон­ту­ра без ре­зи­сто­ра, а ответ на за­да­чу за­ви­сит от того, каким об­ра­зом под­клю­чен ис­точ­ник: https://chaos.sgu.ru/chaos-⁠pdfs/base-⁠principles-⁠radioelectronics-⁠laboratories/LCR-⁠kontur.pdf (при­ме­ры со стра­ни­цы 7).

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния от­ве­та на за­да­ние С5 Баллы
При­ве­де­но пол­ное ре­ше­ние, вклю­ча­ю­щее сле­ду­ю­щие эле­мен­ты:
I) за­пи­са­ны по­ло­же­ния тео­рии и фи­зи­че­ские за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, при­ме­не­ние ко­то­рых не­об­хо­ди­мо для ре­ше­ния за­да­чи вы­бран­ным спо­со­бом;
II) опи­са­ны все вво­ди­мые в ре­ше­нии бук­вен­ные обо­зна­че­ния фи­зи­че­ских ве­ли­чин (за ис­клю­че­ни­ем, воз­мож­но, обо­зна­че­ний кон­стант, ука­зан­ных в ва­ри­ан­те КИМ, и обо­зна­че­ний, ис­поль­зу­е­мых в усло­вии за­да­чи);
III) про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния (до­пус­ка­ет­ся вер­баль­ное ука­за­ние на их про­ве­де­ние) и рас­че­ты, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му чис­ло­во­му от­ве­ту (до­пус­ка­ет­ся ре­ше­ние «по ча­стям» с про­ме­жу­точ­ны­ми вы­чис­ле­ни­я­ми);
IV) пред­став­лен пра­виль­ный ответ с ука­за­ни­ем еди­ниц из­ме­ре­ния ис­ко­мой ве­ли­чи­ны.
3
Пра­виль­но за­пи­са­ны все не­об­хо­ди­мые по­ло­же­ния тео­рии, фи­зи­че­ские за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, и про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые пре­об­ра­зо­ва­ния. Но име­ют­ся сле­ду­ю­щие не­до­стат­ки.
За­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие пунк­ту II, пред­став­ле­ны не в пол­ном объ­е­ме или от­сут­ству­ют.

ИЛИ

В ре­ше­нии лиш­ние за­пи­си, не вхо­дя­щие в ре­ше­ние (воз­мож­но, не­вер­ные), не от­де­ле­ны от ре­ше­ния (не за­черк­ну­ты, не за­клю­че­ны в скоб­ки, рамку и т. п.).

ИЛИ

В не­об­хо­ди­мых ма­те­ма­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ни­ях или вы­чис­ле­ни­ях до­пу­ще­ны ошиб­ки, и (или) пре­об­ра­зо­ва­ния/вы­чис­ле­ния не до­ве­де­ны до конца.

ИЛИ

От­сут­ству­ет пункт IV, или в нем до­пу­ще­на ошиб­ка.

2
Пред­став­ле­ны за­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие од­но­му из сле­ду­ю­щих слу­ча­ев.
Пред­став­ле­ны толь­ко по­ло­же­ния и фор­му­лы, вы­ра­жа­ю­щие фи­зи­че­ские за­ко­ны, при­ме­не­ние ко­то­рых не­об­хо­ди­мо для ре­ше­ния за­да­чи, без каких-⁠либо пре­об­ра­зо­ва­ний с их ис­поль­зо­ва­ни­ем, на­прав­лен­ных на ре­ше­ние за­да­чи, и от­ве­та.

ИЛИ

В ре­ше­нии от­сут­ству­ет ОДНА из ис­ход­ных фор­мул, не­об­хо­ди­мая для ре­ше­ния за­да­чи (или утвер­жде­ние, ле­жа­щее в ос­но­ве ре­ше­ния), но при­сут­ству­ют ло­ги­че­ски вер­ные пре­об­ра­зо­ва­ния с име­ю­щи­ми­ся фор­му­ла­ми, на­прав­лен­ные на ре­ше­ние за­да­чи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из ис­ход­ных фор­мул, не­об­хо­ди­мых для ре­ше­ния за­да­чи (или в утвер­жде­нии, ле­жа­щем в ос­но­ве ре­ше­ния), до­пу­ще­на ошиб­ка, но при­сут­ству­ют ло­ги­че­ски вер­ные пре­об­ра­зо­ва­ния с име­ю­щи­ми­ся фор­му­ла­ми, на­прав­лен­ные на ре­ше­ние за­да­чи.

1
Все слу­чаи ре­ше­ния, ко­то­рые не со­от­вет­ству­ют вы­ше­ука­зан­ным кри­те­ри­ям вы­став­ле­ния оце­нок в 1, 2, 3 балла. 0
Мак­си­маль­ное ко­ли­че­ство бал­лов 3
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ:
Ivan 25.04.2016 17:46

В ре­ше­нии за­пись с ра­вен­ством энер­гии ка­туш­ки и ем­ко­сти не­вер­на. Про­стой при­мер: под­клю­чим к ге­не­ра­то­ру с ча­сто­той от­лич­ной от ре­зо­нанс­ной, чтобы он под­дер­жи­вал на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­ре. Тогда ток: $I_0=\omega U_0\cos(\omega t)$ никак не будет за­ви­сеть от ка­туш­ки. Сред­няя мощ­ность будет за­ви­сеть от ча­сто­ты ге­не­ра­то­ра. При этом в будет вы­пол­нять­ся: "В кон­ту­ре под­дер­жи­ва­ют­ся не­за­ту­ха­ю­щие ко­ле­ба­ния"

Антон

Если ко­ле­ба­тель­ный кон­тур под­клю­чить к ге­не­ра­то­ру с ча­сто­той от­лич­ной от ре­зо­нанс­ной, то будут со­зда­вать­ся вы­нуж­ден­ные ко­ле­ба­ния, а в усло­вии го­во­рить­ся о под­держ­ке не­за­ту­ха­ю­щих ко­ле­ба­ний.

Андрей Данильценко 23.11.2023 18:37

За­да­ние не­кор­рект­но, по­сколь­ку при любой ча­сто­те ге­не­ра­то­ра в кон­ту­ре будут под­дер­жи­вать­ся не­за­ту­ха­ю­щие ко­ле­ба­ния. Более того, при на­ли­чии ре­зи­сто­ра не будет вы­пол­нять­ся усло­вие на ра­вен­ство энер­гии в кон­ден­са­то­ре и ка­туш­ке ин­дук­тив­но­сти, по­сколь­ку ре­зи­стор по­сто­ян­но по­треб­ля­ет мощ­ность из кон­ту­ра.

По­ми­мо этого, ре­зо­нанс­ная ча­сто­та в кон­ту­ре с ре­зи­сто­ром будет от­ли­чать­ся от ре­зо­нанс­ной ча­сто­ты кон­ту­ра без ре­зи­сто­ра. А ответ на за­да­чу за­ви­сит от того, каким об­ра­зом под­клю­чен ис­точ­ник.

при­ме­ры (со стра­ни­цы 7):

https://chaos.sgu.ru/chaos-pdfs/base-principles-radioelectronics-laboratories/LCR-kontur.pdf

Служба поддержки

Со­глас­ны. Вы­нес­ли из ка­та­ло­га. Спа­си­бо.