Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.05 Преобразование энергии в RC-цепях

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#12289

К аккумулятору с ЭДС ξ = 60  В и внутренним сопротивлением r = 5  Ом подключили лампу сопротивлением RЛ = 10  Ом и резистор сопротивлением R = 15  Ом, а также конденсатор ёмкостью C = 80  мкФ (см. рисунок). Спустя длительный промежуток времени ключ К размыкают. Какое количество теплоты выделится после этого на лампе?

PIC

Показать ответ и решение

Найдем по закону Ома для полной цепи силу тока

      ξ
I = r+-R0-

где ξ  – ЭДС источника, r  – внутреннее сопротивление источника, R0  – общее сопротивление цепи. Общее сопротивление равно сумме сопротивлений лампы и резистора:

R0 = 10 Ом + 15 Ом = 25 О м

Значит, сила тока в цепи равна

I =---ξ--= ----60 В----= 2 А
   r +R0   5 Ом + 25 Ом

Значит напряжение на конденсаторе равно напряжению на участке с сопротивлением R0  , то есть

UC = IR0 =2 А ⋅25 Ом = 50 В

А энергия на конденсаторе равна

    CU2    80 мкФ ⋅2500 В2
W = --2C = ------2-------= 100 мД ж

Вся запасенная энергия будет расходоваться на теплоту резистора Q1  и лампу Q2  , при чем

Q1 = I2RΔt   Q2 = I2R ЛΔt  Q1+ Q2 = W

где U  – напряжения участка из лампы и резистора, Q1  и Q2  – выделяемая энергия на резисторе и лампе за время Δt  соответственно.
Так как лампочка и резистор подключены последовательно, то

Q2-  R-Л
Q1 =  R

Отсюда энергия на лампочке

                    −3
Q2 = --W-R--= 100⋅1105-ОДмж- =40 мДж
     1+ R--    1+ 10-Ом
          Л
Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

3

I) записаны положения теории и физические законы,

закономерности, применение которых необходимо для решения

задачи выбранным способом (в данном случае: закон Ома для замкнутой цепи, формула для расчета сопротивления при последовательном соединении проводников, закон Ома для участка цепи, на основании свойств параллельного соединения элементов сделан вывод о равенстве напряжений на конденсаторе, резисторе и лампочке, записана формула энергии зараженного конденсатора, закон сохранения и превращения энергии, закон Джоуля – Ленца для нахождения отношения теплоты, выделяющейся на последовательно соединенных элементах, найдено количество теплоты, выделяющееся на резисторе);

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения

физических величин (за исключением обозначений констант,

указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии

задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при

написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и

расчёты, приводящие к правильному числовому ответу

(допускается решение «по частям» с промежуточными

вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения

искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,

2

физические законы, закономерности, и проведены необходимые

преобразования, но имеется один или несколько из следующих

недостатков

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном

объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,

неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены

в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях

допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не

доведены до конца.

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих

1

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

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным

0

критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл

3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!