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

.04 Конденсаторы. RC-цепи

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#11081

Напряженность поля плоского воздушного конденсатора, встроенного в схему (см. рис.), E = 50 В/ см.  Расстояние между пластинами конденсатора d  = 0, 5 мм, площадь пластин S = 100 см2  , сопротивление R = 5  Ом, внутреннее сопротивление батареи r  =1 Ом. Определить ЭДС батареи, силу притяжения пластин, заряд пластины.

PIC

Показать ответ и решение

1. Напряжение на конденсаторе равно

Uc = Ed

Также это напряжение равно напряжению на резисторе, а значит

Uc = UR = IR

где I  – сила тока в цепи.
Откуда сила тока в цепи

   Ed
I =-R-

Найдем ЭДС источника по закону Ома для полной цепи

𝜀 =Ir +IR = Edr-+ Ed = 50 В/см⋅0,5 м-м⋅0,1 О-м+ 50 В/см ⋅0,5 мм = 3 В
             R                 5 О м

2. Найдем заряд пластин. Он находится по формуле:

q = C ⋅Uc

где C  – ёмкость конденсатора. Напряжение на конденсаторе из первого пункта равно

U = Ed

Ёмкость воздушного конденсатора равна

    𝜀⋅𝜀0⋅S-  𝜀0⋅S-
C =    d   =   d ,

где 𝜀  – диэлектрическая проницаемость среды (у воздуха она равна 1), 𝜀0  – диэлектрическая постоянная. Объединим две предыдущие формулы и получим

q = 𝜀0SE =8,85⋅10−12⋅100 ⋅10−4 м2⋅50⋅10−2 м = 4,425 пКл

3. Сила притяжения пластин конденсатора будет равна производению заряда одной из пластин пластины и напряженности противоположной пластины, а напряженность одной из пластин равна половине напряженности всего конденсатора

     E   𝜀0E2S   8,85⋅10−12⋅100⋅10−4 м2⋅2500 ⋅104 м
F = q2-= --2-- = ---------------2--------------- =11,0625 нН
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: записана формула связи напряжения на конденсаторе с напряженностью, закон Ома для участка цепи, описано параллельное соединение конденсатора и резистором, записана формула связи заряда конденастора с напряжением на нем, записана формула ёмкости воздушного конденсатора, записана формула, по которой можно рассчитать силу взаимодействия двух пластин);

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!