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#14270

Источник постоянного напряжения с ЭДС равный ξ = 100  В подключен через резистор к конденсатору переменной ёмкости, расстояние между пластинами которого можно изменять. Пластины медленно раздвинули. Какая при этом совершается работа против притяжения пластин, если за время движения пластин выделилось количество теплоты 20 мкДж и заряд конденсатора изменился на Δq = − 2  мкКл.

Показать ответ и решение

Заряд для конденсатора находится по формуле:

q = CU,

где C  – ёмкость конденсатора, U  – напряжение на конденсаторе. По закону сохранения энергии:

W1 + A ист+ A = W2 +Q,

где Aист  – работа источника, W1  и W2  – энергии конденсатора в начала и в конце процесса соответственно, A  – работа против притяжения пластин, Q  – количество теплоты, выделившиеся в результате процесса. Напишем для каждого слагаемого формулы для их нахождения.      1
W1 = 2C1ℰ 2  ,      1
W2 = 2C2ℰ2  , A ист = Δq ℰ = q2ℰ − q1ℰ =C2ℰ 2− C1ℰ2 = ΔC ℰ2,  где ΔC  – изменение ёмкости. Подставим в первоначальное уравнение, перенеся W1  вправо, и получим

ΔC ℰ2+ A = 1C2ℰ 2− 1C1ℰ2+ Q
           2       2

Выразим из этого уравнения работу против сил притяжения пластин

A = Q + 1ΔC ℰ2− ΔC ℰ2 ⇒ A =Q − 1ΔC ℰ2
        2                      2

Так как ΔC ℰ = Δq  , то

1ΔC ℰ2 = Δq-ℰ
2         2

Подставим данное выражение в уравнение для нахождения работы против сил притяжения пластин

       Δq-ℰ            2-мкКл-⋅100-В
A = Q−   2  = 20 мкДж +       2      = 120 мкДж
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 сохранения энергии; формулы для расчёта энергии заряженного конденсатора, работы поля при перемещении в нём заряда);

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!