Задачи › Переходные процессы в RC-цепях, ток через конденсатор

Конденсатор и резистор

  1. Конденсатор и резистор

    ЕГЭ 2016, 11 кл.
    3/10

    В схеме, показанной на рисунке, ключ К долгое время находился в положении 1. В момент \(t_0 = 0\) ключ перевели в положение 2. К моменту \(t > 0\) на резисторе \(R\) выделилось количество теплоты \(Q = 25\) мкДж. Сила тока в цепи в этот момент равна \(I = 0{,}1\) мА. Чему равно сопротивление резистора \(R\)? ЭДС батареи \(\mathcal{E} = 15\) В, её внутреннее сопротивление \(r = 30\) Ом, ёмкость конденсатора \(C = 0{,}4\) мкФ. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    После переключения ключа энергия, запасённая в конденсаторе, частично переходит в тепло на резисторе, а частично остаётся в конденсаторе.

    Ответ

    \(R = 100\) кОм

    Решение

    1. К моменту \(t_0 = 0\) конденсатор полностью заряжен, ток в левой части схемы равен нулю, поэтому напряжение между обкладками конденсатора равно ЭДС \(\mathcal{E}\), энергия конденсатора \(W_0 = \dfrac{C\mathcal{E}^2}{2}\) (см. рисунок в условии).

    2. В момент \(t > 0\) напряжение на конденсаторе \(U\) равно напряжению \(IR\) на резисторе в правой части схемы. Энергия конденсатора в этот момент $$W = \frac{CU^2}{2} = \frac{C(IR)^2}{2}.$$

    3. Пренебрегая потерями на излучение, получаем баланс энергии: \(W_0 = W + Q\), или $$\frac{C\mathcal{E}^2}{2} = \frac{C(IR)^2}{2} + Q,$$ откуда \(R = \dfrac{1}{I}\sqrt{\mathcal{E}^2 - \dfrac{2Q}{C}} = 100\) кОм.

    Ответ: \(R = 100\) кОм.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи