Тип 21 № 38949 

Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Электричество и магнетизм
i
Два плоских воздушных конденсатора подключены к одинаковым источникам постоянного напряжения и одинаковым резисторам, как показано на рисунках а) и б). Конденсаторы имеют одинаковую площадь пластин, но различаются расстоянием между пластинами. В некоторый момент времени ключи К в обеих схемах переводят из положения 1 в положение 2. Опираясь на законы электродинамики, объясните, в каком из приведённых опытов при переключении ключа резистор нагревается сильнее. Сопротивлением соединяющих проводов пренебречь.

а)

б)
Спрятать решениеРешение. Изображенные на схемах конденсаторы отличаются электроемкостью. Поскольку емкость конденсатора определяется формулой
где S — площадь пластин, d — расстояние между пластинами, то у второго конденсатора электроемкость больше, чем у первого
Оба конденсатора подключены к одинаковым источника тока, поэтому энергия электрического поля заряженного конденсатора
у второго конденсатора больше 
При переводе ключа из положения 1 в положение 2 резистор будет отключен от источника тока, а вся накопленная конденсаторами энергия выделится на резисторе в виде теплоты. При отсутствии сопротивления проводов можно считать, что потерь энергии нет Q = W.
Полученная резисторами теплота пойдет на нагревание резисторов
имеющих по условию одинаковые массы m и удельные теплоемкости c. Так как
то изменение температуры
второго резистора будет больше, чем у первого. Таким образом, сильнее нагреется второй резистор на схеме б).
Ответ: сильнее нагреется резистор на схеме б).
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов | 3 |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не использованы одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения | 2 |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: сильнее нагреется резистор на схеме б).