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#14274

Конденсатор ёмкостью C = 30  мкФ, заряженный до напряжения 4ξ  , разряжается через резистор с сопротивлением R = 30  Ом и батарею с ЭДС ξ = 50  В (см. рисунок). Найдите количество теплоты, выделившейся при разрядке конденсатора.

PIC

Показать ответ и решение

Количество теплоты, выделившееся в цепи равно

Q = A − ΔW,  (1)

где A  – работа источника, ΔW  – изменение энергии конденсатора.
В начальный момент времени конденсатор заряжен до напряжения 4ξ  , значит, его энергия равна

     16Cξ2
W1 = --2--

В конечный момент времени конденсатор будет иметь напряжение равное напряжению на источнике, а его энергия равна

W  = Cξ2-
 2    2

Значит изменение энергии конденсатора равно

                  2      2        2
ΔW  = W2 − W1 = Cξ-− 16C-ξ = −15Cξ-- (2)
                 2     2        2

Работа на источнике будет равна

A = qξ,

где q  – заряд, протекший по цепи. Так как начальное напряжение на конденсаторе равно 4ξ  , то начальный заряд равен q1 = 4Cξ  , а в конечный q2 = Cξ  , значит заряд, протекший по цепи равен q = −3C ξ  . Тогда работа источника равна

            −6C-ξ2-
A = −3C ξξ =   2    (3)

Объединяя (1), (2) и (3) получим

    15C ξ2  6Cξ2   9Cξ2  9 ⋅30 ⋅10−6 Ф ⋅2500 В2
Q=  -2---− -2-- = -2--= ---------2---------= 337,5 мД ж
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 в электрической цепи, записана формула энергии конденсатора, записана формула работы источника тока, расписано какой заряд протек через источник, записана формула заряда конденсатора);

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!