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#22855

Чему равна энергия конденсатора емкости C  , подключенного по электрической схеме, представленной на рисунке? Параметры элементов схемы: C = 4  мкФ, ℰ = 3  В, R = 3  Ом, r = 2  Ом.

PIC

Источники: Демонстрационный вариант 2002

Показать ответ и решение

В установившемся режиме, ток через конденсатор не течет, следовательно, ток не течет через резисторы 4R  и 5R  . Тогда общий ток в цепи, по закону Ома для полной цепи равен

          ℰ           ℰ
I0 = r+-3R-+2R-+-R-= r+-6R,

(здесь использовали правило нахождения общего сопротивления при последовательном соединении резисторов).
Блок 4R − C − 5R  подключен параллельно резистору 2R  , следовательно, напряжение на резисторе равно напряжению на этом блоке, а так как ток через резисторы 4R  и 5R  не течет, то напряжение на резисторе 2R  равно напряжению на конденсаторе, и оно равно

                  ℰ ⋅2R
UC = U2R = I0⋅2R = r+-6R.

Энергия конденсатора же равна

        2       2 2               2    2
WC = CU-C = 2CR--ℰ--= 2⋅4 м-кФ-⋅9-Ом-⋅9-В--= 1,62 мкДж.
       2    (r +6R )2     (2 Ом + 6⋅3 О м)2
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 полной цепи, закон Ома для участка цепи, формула сопротивления цепи резисторов при их последовательном соединении, энергии заряженного конденсатора, условие равенства напряжений на элементах цепи при их параллельном соединении, обосновано отсутствие тока через конденсатор и последовательно включенные с ним резисторы 4R, 5R при работе цепи в стационарном режиме);

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!