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

.03 Нелинейные элементы. Диоды

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#13542

Из четырёх резисторов и идеального диода собрана электрическая цепь, схема которой показана на рисунке 2. Сопротивление R = 10  кОм. Определите силу тока, который будет протекать через диод, если к клеммам A и B подключить идеальный источник напряжения U = 10  В.

PIC

Источники: Курчатов 2018, 10

Показать ответ и решение

Так как у диода есть два состояния (открытый и закрытый), которые зависят от полярности источника, поэтому при решении задачи надо рассмотреть два случая. Случай 1 — диод закрыт.
При закрытом диоде его сопротивление стремится к бесконечности, значит, сила тока через него равна нулю.
Рассмотрим случай 2 — диод открыт, его сопротивление равно нулю. Расставим точки

PIC

Перерисуем схему и обозначим токи, как показано на рисунке.

PIC

Сила тока через диод из закона сохранения заряда (первого закона Кирхгофа)

I = I1 +I2.

Ток I2  можно найти из закона Ома, так как на верхнем резисторе 2R  напряжение равно U  , то

    U
I2 = R-.

Напряжение между точками A  и B  по обходу A − C − B  также равно U  . Найдем напряжение между точками A  и    C  . Сопротивление участка AC  равно:

-1--=  1-+ -1-
RAC    2R   2R

RAC = -2R⋅2R- = R.
      2R + 2R

Тогда сопротивление A− C − B  :

RACB  =R + R = 2R.

Откуда сила тока I4  из закона Ома:

I4 =-U-.
    2R

А напряжение на AC  :

               U-
UAC = I4⋅RAC = 2 .

Окончательно сила тока I1  равна:

I1 = UAC-= (U∕2)= -U-.
    2R     2R    4R

И искомый ток через диод

I = I1+ I2 = U-+ U-= 5U-= -5⋅10-В--= 1,25 мА
           R   4R   4R   4⋅10 кО 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: использованы свойства последовательного и параллельного соединения, описано то, как работает идеальный диод, записана формула расчета сопротивления параллельно соединенных резисторов, закон Ома для участка цепи);

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!