Тема . Электродинамика. Электричество и цепи

.11 Переходные процессы в RC-цепях. Ток через конденсатор

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела электродинамика. электричество и цепи
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#40308

На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из источника постоянного напряжения U0   , конденсаторов ёмкостью C  , идеального вольтметра и идеального амперметра. В начальный момент времени ключ K разомкнут, а конденсаторы не заряжены. Ключ K замыкают и дожидаются зарядки конденсаторов. Определите, чему будут равны следующие величины:
1) показания вольтметра UV  ;
2) заряд q  , который протёк через амперметр;
3) суммарная энергия W  , которая запасена во всех конденсаторах.

PIC

(Всеросс., 2016, МЭ, 11)

Показать ответ и решение

Так как в установившемся режиме ток через конденсаторы не идёт, и так как амперметр и вольтметр - идеальные. Схему можно представить в следующем виде:

PIC

Тогда общая электроёмкость верхнего участка цепи:

-1-=  -1- + 2- = -5-
C0    2C    C    2C

     2-
C0 = 5 C

Тогда напряжение на верхнем участке цепи равно:

U0 = 2U1 +  U2

Так как заряд на конденсаторах при последовательном сопротивлении одинаков, то (U
 1   - напряжение на двух параллельных конденсаторах; U2   - напряжение на двух последовательных конденсаторах):

      q          q     U
U1 =  --;  U1 = --- ⇒  --1 = 2
      C         2C     U2

                              1-           2-
U0 = 2U1 + U2 =  5U2 ⇒  U2 =  5U0 ⇒  U1 =  5U0

PIC

1) Вольтметр покажет разность потенциалов:

UV =  U0 − φ2 = U0 −  2U0 =  3U0
                      5      5

2) Полная энергия системы конденсаторов:

     C0U--20   CU-20-   CU-20-  CU--20   -7-   2
W  =    2  +    2  =   5   +   2   = 10 CU 0

3) Заряд, пройденный через амперметр равен сумме зарядов q  + q
 2    0   :

      CU0           6
qA =  -----+ CU0  = --CU0
       5            5
Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Представлена схема в установившемся режиме

2

Формула общей емкости последовательно соединенных конденсаторов

2

Формула связи напряжения и заряда на конденсаторе

2

Формула энергии электрического поля конденсатора

2

Представлен правильный ответ

2

Максимальный балл

10

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!