Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 31 № 5631

В цепи, изображённой на рисунке, ЭДС батареи равна 100 В; сопротивления резисторов: R_1=10Ом и R_2=6Ом, а ёмкости конденсаторов C_1=60мкФ и C_2=100мкФ. В начальном состоянии ключ К разомкнут, а конденсаторы не заряжены. Через некоторое время после замыкания ключа в системе установится равновесие. Какое количество теплоты выделится в цепи к моменту установления равновесия?

Спрятать решение

Решение.

1. После установления равновесия ток через резисторы прекратится, конденсатор C_1 будет заряжен до напряжения, равного ЭДС батареи, а C_2 — разряжен (его пластины соединены между собой через резисторы): U_{1max}=\epsilon ,U_{2max}=0. При этом через батарею пройдёт заряд q=C_1\epsilon.

 

2. Энергия заряженного конденсатора C_1 равна W:

W=C_1 дробь, числитель — \epsilon в степени 2 , знаменатель — 2 .

3. Работа сторонних сил источника тока пропорциональна заряду, прошедшему через него: A=q\epsilon=C_1\epsilon в степени 2 . Эта работа переходит в энергию конденсаторов и теплоту:

Q=A минус W=C_1 дробь, числитель — \epsilon в степени 2 , знаменатель — 2 .

4. Подставляя значения физических величин, получим Q=0,3Дж.

 

Ответ: Q=0,3Дж.

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2014 по физике., ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 2., ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 4.
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.1.11 Энергия заряженного конденсатора, 3.2.8 Работа электрического тока. Закон Джоуля–Ленца