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#22856

В электрической цепи, показанной на рисунке, r = 1  Ом, R1 = 4  Ом, R2 = 7  Ом, ξ = 6  В, ключ К длительное время находится в положении 1. За длительное время после перевода ключа К в положение 2 изменение заряда па правой обкладке конденсатора Δq = −0,55  мкКл. Найдите электроёмкость конденсатора C  .

PIC

Источники: Основная волна 2020

Показать ответ и решение

Когда ключ К находится в положении 1, эквивалентная схема электрической цепи выглядит, как показано на рис. а. В установившемся режиме ток через конденсатор не течёт, по закону Ома для полной цепи ток в цепи равен:

        ξ
I = r+-R-+-R-.
        1   2

Напряжение на конденсаторе равно напряжению на R1  и равно:

UC1 = IR1 =----ξR1----.
           r +R1 + R2

Заряд конденсатора

              CξR1
q1 = CUC1 = r-+R1-+-R2.

Правая обкладка конденсатора соединена с положительным полюсом источника и заряжена положительно. Поэтому её заряд равен q1  .

PIC

Когда ключ К находится в положении 2, эквивалентная схема электрической цепи выглядит, как показано на рис. б. В установившемся режиме ток через конденсатор не течёт, по закону Ома для полной цепи ток в цепи равен:

I = ----ξ----.
    r+ R1+ R2

Напряжение на конденсаторе равно напряжению на резисторе R
  2  :

           ----ξR2----
U2C = IR2 = r +R1 + R2.

Заряд конденсатора

              CξR
q2 = CUC1 = r-+R-2+-R-.
                1   2

Правая обкладка конденсатора соединена теперь с отрицательным полюсом источника и заряжена отрицательно. Поэтому её заряд равен − q2  . 3. Изменение заряда на правой обкладке конденсатора

Δq = −q2− q1 = −--CξR2---− ---CξR1---= − Cξ(R2+-R1).
               r +R1 + R2  r +R1 + R2    r+ R1 + R2

откуда

C = −Δq(r+-R1-+R2-)= 0,55⋅10−6 Кл(1-Ом+-4-Ом-+7-Ом)-= 0,1 мкФ.
       ξ(R1 + R2)            6 В(4 О м+ 7 О м)
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: формулы связи заряда с напряжением на нем, закона Ома для полной цепи, закона Ома для участка цепи. Сказано, что на параллельно соединенных элементах напряжения равны);

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!