Задание EF17724

ЕГЭ▿высокий уровень сложности▿ФИПИ(17724)

В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока соответственно равны 12 В и 1 Ом, ёмкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 36 мГн и сопротивление лампы 5 Ом. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Сопротивлением катушки и проводов пренебречь. Ответ записать в мДж.


📜Теория для решения: Самоиндукция

Решение

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные и перевести единицы измерения в СИ.
2.Установить величину электромагнитного поля катушки и электрического поля конденсатора.
3.Выполнить решение задачи в общем виде.
4.Подставить неизвестные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Запишем исходные данные:

 ЭДС источника тока: ε = 12 В.
 Сопротивление источника тока: r = 1 Ом.
 Емкость конденсатора: C = 2 мФ.
 Индуктивность катушки: L = 36 мГн.
 Сопротивление лампы: R = 5 Ом.

2 мФ = 2∙10–3 Ф

36 мГн = 36∙10–3 Гн

Пока ключ замкнут, через катушку L течёт ток определяемый внутренним сопротивлением источника и сопротивлением лампочки. Его можно вычислить, используя закон Ома для полной цепи:

I=εR+r..

При этом конденсатор будет заряжен до напряжения U, которое определяется законом Ома для участка цепи:

U=IR

Подставив в это выражение закон Ома для полной цепи, получим:

U=εRR+r..

Энергия электрического поля в конденсаторе определяется формулой:

Wкон=CU22..=C2..(εRR+r..)2

Энергия электромагнитного поля в катушке определяется формулой:

Wкат=LI22..=L2..(εR+r..)2

После размыкания ключа начинаются затухающие электромагнитные колебания, и вся энергия, запасённая в конденсаторе и катушке, выделится на лампе:

E=Wкон+Wкат=C2..(εRR+r..)2+L2..(εR+r..)2

Ответ: 172

Алиса Никитина | 📄 Скачать PDF | Просмотров: 13 | Оценить:

Добавить комментарий



Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *