Задание EF22800

ЕГЭ▿высокий уровень сложности▿ФИПИ(22800)

На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ε = 12 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом, двух резисторов с сопротивлениями R1 = 7 Ом и R2 = 4 Ом, конденсатора электроёмкостью С = 3 мкФ и катушки с индуктивностью L = 32 мкГн. Какое количество теплоты выделится на резисторе R2 после размыкания ключа К? Сопротивлением провода катушки пренебречь. Ответ запишите в мкДж.


📜Теория для решения: Энергия магнитного поля тока

Решение

1.Записать исходные данные и перевести единицы измерения в СИ.
2.Записать закон электромагнитной индукции для двигающихся стержней.
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.
 Сопротивление первого резистора: R1 = 7 Ом.
 Сопротивление второго резистора: R2 = 4 Ом.
 Электроемкость конденсатора: C = 3 мкФ.
 Индуктивность катушки: L = 32 мкГн.

3 мкФ = 3∙10–6 Ф

32 мкГн = 32∙10–6 Гн

До размыкания ключа электрический ток протекает через последовательно соединённые резисторы R1, R2 и катушку L. После размыкания ключа вся накопленная в элементах цепи энергия выделится в виде тепла на резисторе R2:

E=Wкон+Wкат

Энергия электрического поля в конденсаторе определяется формулой:

Wкон=CU22..

Напряжение U на конденсаторе можно выразит из закона Ома для участка цепи:

U=IR2

Чтобы выразить силу тока, потребуется записать закон Ома для полной цепи:

I=εR+r..

Так как в цепи есть два последовательно соединенных резистора, общее сопротивление цепи будет равно сумме их сопротивлений:

R=R1+R2

Тогда закон Ома для полной цепи примет вид:

I=εR1+R2+r..

Тогда напряжение на конденсаторе равно:

U=εR2R1+R2+r..

.

Следовательно, энергия электрического поля в конденсаторе будет равна:

Wкон=C2..(εR2R1+R2+r..)2

Энергия электромагнитного поля в катушке определяется формулой:

Wкат=LI22..=L2..(εR1+R2+r..)2

Следовательно, на втором резисторе выделится энергия, равная:

E=C2..(εR2R1+R2+r..)2+L2..(εR1+R2+r..)2

Ответ: 40

Алиса Никитина | 📄 Скачать PDF | Просмотров: 11 | Оценить:

Добавить комментарий



Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *