Задачи › Цепь с конденсатором, установившийся режим

Пятиугольник

  1. Пятиугольник

    МОШ 2025/26, 11 кл.
    5/10

    Из одинаковых конденсаторов ёмкостью \(C = 100\) мкФ, батареек с ЭДС \(\mathcal{E} = 4\) В и внутренним сопротивлением \(r = 2\) Ом, а также ключей собрана цепь в виде пятиугольника. Каждый конденсатор подключён между общей точкой, расположенной в центре описанной окружности, и одной из вершин пятиугольника. Конденсаторы перенумерованы так, как показано на рис. 3. Между соседними вершинами включены последовательно соединённые батарейка и ключ. Изначально все ключи разомкнуты, конденсаторы не заряжены. Сначала замыкают ключ \(K_1\) и дожидаются установления стационарного режима.

    а) (1 балл) Определите количество теплоты, выделяющееся в цепи в процессе установления стационарного режима. Ответ дайте в мДж, округлите до десятых.

    После замыкания ключа \(K_1\) и установления стационарного режима замыкают ключ \(K_2\).

    б) (1 балл) Чему равен ток через батарейку, включённую последовательно с ключом \(K_2\), сразу после его замыкания? Ответ дайте в амперах, округлите до целого.

    Рисунок

    в) (2 балла) Определите количество теплоты, выделяющееся в цепи в процессе установления зарядов конденсаторов после замыкания ключа \(K_2\). Ответ дайте в мДж, округлите до десятых.

    Далее последовательно замыкают ключи \(K_3\), \(K_4\) и, после установления стационарного режима, ключ \(K_5\).

    г) (2 балла, по 1 баллу за каждый ответ) Чему равны заряды положительно заряженных обкладок конденсаторов 4 и 5 сразу после замыкания ключа \(K_5\)? Ответы дайте в мКл, округлите до десятых.

    д) (2 балла, по 1 баллу за каждый ответ) Чему равны заряды верхней обкладки конденсатора 1 и нижней обкладки конденсатора 2 спустя длительное время после замыкания ключа \(K_5\)? Ответ дайте в мКл, округлите до десятых.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сразу после замыкания ключа напряжение на конденсаторе не меняется, а в стационарном режиме токов нет. Для тепла используйте баланс энергии: работа батарей минус изменение энергии конденсаторов.

    Ответ

    а) \(Q_1 = \dfrac{C\mathcal{E}^2}{4} = 0{,}4\) мДж;  б) \(I_2 = \dfrac{3\mathcal{E}}{2r} = 3\) А;  в) \(Q_2 = \dfrac{3C\mathcal{E}^2}{4} = 1{,}2\) мДж;  г) \(q_4 = C\mathcal{E} = 0{,}4\) мКл, \(q_5 = 2C\mathcal{E} = 0{,}8\) мКл;  д) \(q_4' = 0\), \(q_5' = 0\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи