Конденсатор и два резистора: ток до и после размыкания
5/10В электрической цепи, схема которой показана на рисунке, все элементы идеальные, их параметры указаны. До замыкания ключа ток в цепи отсутствовал. Ключ на некоторое время замыкают, а затем размыкают. Сразу после замыкания ключа ток через конденсатор равен \(I_0\). Сразу после размыкания ключа ток через конденсатор равен \(I_0/4\).

Найдите ЭДС источника.
Найдите количество теплоты, которое выделится в цепи после размыкания ключа.
Найдите ток, текущий через источник непосредственно перед размыканием ключа.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСразу после замыкания ключа ток через конденсатор определяется только сопротивлением цепи, так как напряжение на конденсаторе ещё не успело измениться.
Ответ1) \(\varepsilon = I_0 R\); 2) \(Q = \dfrac{1}{8}CI_0^2R^2\); 3) \(I_\varepsilon = \dfrac{1}{2}I_0\).
Решение1) Ток через \(2R\) сразу после замыкания ключа не идёт. \(\varepsilon = I_0 R\).
2) Непосредственно перед размыканием ключа и сразу после размыкания напряжение на конденсаторе одно и то же, причём \(U_C = \dfrac{I_0}{4}\,2R = \dfrac{1}{2}I_0 R\). Теплота равна энергии конденсатора: \[Q = \frac{1}{2}CU_C^2 = \frac{1}{8}CI_0^2R^2.\]
3) Непосредственно перед размыканием ключа ток через \(2R\) равен \(\dfrac{1}{4}I_0\). Для контура из \(2R\) и источника \(I_\varepsilon R + \dfrac{I_0}{4}\,2R = \varepsilon\). С учётом выражения для \(\varepsilon\) находим ток через источник непосредственно перед размыканием ключа: \(I_\varepsilon = \dfrac{1}{2}I_0\).
Похожие задачи
- Разряд конденсатора через резистор МОШ 2013/14, 7-11 кл.
- Разряд конденсатора через резистор МОШ 2013/14, 7-11 кл.
- Тепло при зарядке конденсатора Курчатов 2014/15, 11 кл.
- Разряд конденсатора через перемычку Физтех 2024/25, 11 кл.
- Начальное нарастание заряда в цепи с ключом Физтех 2024/25, 10 кл.
- Тепло при соединении конденсаторов C и 2C резистором Физтех 2008/09, 11 кл.