Задание 25

Расчётная задача высокого уровня по электродинамике · 56 заданий

Задание №25
№25
Главная оптическая ось тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 20 см и точечный источник света S находятся в плоскости рисунка. Точка S нах…
Ход луча, прошедшего линзу под произвольным углом к…
Задание №25
№25
В дно водоёма глубиной 3 м вертикально вбита свая, целиком скрытая под водой. Угол падения солнечных лучей на поверхность воды равен 30°. Свая отбрасы…
Законы преломления света
Задание №25
№25
Точечный источник света движется со скоростью v по окружности вокруг главной оптической оси собирающей линзы в плоскости, параллельной плоскости линзы…
Формула тонкой линзы
Задание №25
№25
Тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием F находится между двумя точечными источниками света на расстоянии d = 15 см от одного из них. Источники…
Формула тонкой линзы
Задание №25
№25
Груз на пружине совершает гармонические колебания перпендикулярно главной оптической оси собирающей линзы с оптической силой 5 дптр (см. рисунок). С п…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
На двойном фокусном расстоянии от рассеивающей линзы с оптической силой −10 дптр на её главной оптической оси расположен точечный источник света. Линз…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
Нижняя грань AC прозрачного клина посеребрена и представляет собой плоское зеркало. Угол при вершине клина α = 30°. Луч света падает из воздуха на кли…
Законы отражения света
Задание №25
№25
Математический маятник совершает колебания в плоскости рисунка с амплитудой A = 1 см. Равновесное положение нити маятника находится на расстоянии l =…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
Равнобедренный прямоугольный треугольник ABC расположен перед тонкой собирающей линзой оптической силой 2,5 дптр так, что его катет AC лежит на главно…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
Квадрат со стороной a = 20 см расположен в плоскости главной оптической оси тонкой собирающей линзы с оптической силой D = 2 дптр так, что две его сто…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
В закрытом сосуде постоянного объёма находился воздух при нормальных условиях. Его нагрели электрическим нагревателем, сила тока в котором I = 2 А при…
Работа электрического тока. Закон Джоуля – Ленца
Задание №25
№25
Металлический стержень, согнутый в виде буквы П, закреплён в горизонтальном положении (см. рисунок). На параллельные стороны стержня опирается конц…
Сила Ампера, её направление и величина

Задание №25 — Конденсатор. Электрическая ёмкость конденсатора

Конденсатор $C_{1} = 1$  мкФ заряжен до напряжения $U = 300$  В и включён в последовательную цепь из резистора $R = 300$  Ом, незаряженного конденсатора $C_{2} = 2$  мкФ и разомкнутого ключа К (см. рис.). Какое количество теплоты выделится в цепи после замыкания ключа, пока ток в цепи не прекратится?

Ваше решениедо 3 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Решение:
1) Исходный заряд на первом конденсаторе вычисляется как $q = C_{1} U .$
2) После завершения процесса перезарядки разность потенциалов на обкладках обоих конденсаторов станет одинаковой, поскольку протекание тока прекратится и падение напряжения на резисторе R исчезнет. В данной ситуации систему можно рассматривать как параллельное соединение элементов. Следовательно, суммарная электроёмкость составит $C_{0} = C_{1} + C_{2} .$ 3) Опираясь на закон сохранения электрического заряда, можно утвержать, что итоговый заряд системы останется равным C₁U.
4) Согласно закону сохранения энергии, объём выделившегося в цепи тепла соответствует изменению полной энергии системы конденсаторов между исходным и установившимся состояниями: $Q = \frac{C_{1} U^{2}}{2} - \frac{\left(( C_{1} U )\right)^{2}}{2 ( C_{1} + C_{2} )} .$
В результате преобразований находим:
$Q = \frac{C_{1} C_{2} U^{2}}{2 ( C_{1} + C_{2} )} =$ $\frac{10^{- 6} \cdot 2 \cdot 10^{- 6} \cdot 300^{2}}{2 ( 10^{- 6} + 2 \cdot 10^{- 6} )}$
$Q = 0{,}03 Дж .$

Ответ: $Q = 0{,}03$ Дж

Источник: ФИПИ