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

Конденсатор и два резистора: ток до и после размыкания

  1. Конденсатор и два резистора: ток до и после размыкания

    Физтех 2014/15, 11 кл.
    5/10

    В 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 \(I_0/4\).

    Рисунок
    1. Найдите ЭДС источника.

    2. Найдите количество теплоты, которое выделится в цепи после размыкания ключа.

    3. Найдите ток, текущий через источник непосредственно перед размыканием ключа.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сразу после замыкания ключа ток через конденсатор определяется только сопротивлением цепи, так как напряжение на конденсаторе ещё не успело измениться.

    Ответ

    1) \(\varepsilon = I_0 R\);  2) \(Q = \dfrac{1}{8}CI_0^2R^2\);  3) \(I_\varepsilon = \dfrac{1}{2}I_0\).

    Решение

    1) 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: \(I_\varepsilon = \dfrac{1}{2}I_0\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи