.05 Преобразование энергии в RC-цепях
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В схеме, изображенной на левом рисунке, в начальный момент ключ К разомкнут, а конденсатор ёмкостью мкФ не
заряжен. Вольт-Амперная характеристика диода
изображена на правом рисунке. ЭДС батареи
В, пороговое напряжение
диода
В, сопротивление резистора
кОм. Какое количество теплоты выделится на резисторе
после замыкания
ключа? Внутренним сопротивлением батареи пренебречь.
Запишем закон сохранения энергии в электрической цепи:
Здесь - работа, совершаемая источником при протекании через него заряда
,
- работа внешних сил (так
как внешние силы отсутствуют, то их работа равна нулю),
- теплота, выделяемая на элементах цепи (в данном случае искомая
теплота, которая выделяется на резисторе и теплота, выделяемая на диоде),
-
изменение энергии в цепи (до замыкания конденсатор был разряжен, его энергия равнялась 0),
- теплота, выделяемая на
диоде, при протекании через него заряда. После замыкания ключа, вся цепь соединены последовательно, поэтому через все элементы
прошел одинаковый заряд
, который будет равен заряду конденсатору в установившемся режиме, при этом на диоде
будет постоянное пороговое напряжение
В. Так как сумма падений напряжений в цепи равняется ЭДС, то
, откуда напряжение конденсатора
. Значит, закон сохранения энергии в цепи будет выглядеть
так:
Откуда искомая теплота:
Заряд конденсатора можем найти по формуле , где
- напряжение на конденсаторе, значит, заряд равен
В итоге получаем формулу:
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 применительно к электрическим цепям, формула для ЭДС источника, выражение для энергии заряженного конденсатора, формула для электроемкости конденсатора, в решении обосновано отсутствие тока через элементы цепи в стационарном режиме, напряжение на конденсаторе записано с учетом порогового напряжения открывания диода); | |
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

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!