[рис.] Параметры элементов электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, равны: $\mathcalE _1= \mathcalE _2=9В$ r1 = r2 = 1 Ом, R 1 = 8 Ом, R2 = 11 Ом, C = 0,1 мкФ. Чему будет равен заряд левой обкладки конденсатора после завершения всех переходных процессов, начавшихся после сборки этой цепи? Ответ дайте с учетом знака.
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. В данном случае имеются две независимые замкнутые цепи, соединенные в точке 3 и состоящие из источников с известными ЭДС и внутренними сопротивлениями.
2. В левой части цепи ток I1 обходит контур по часовой стрелке, а в правой части ток I2 обходит контур против часовой стрелки.
3. Эти токи могут быть определены по закону Ома для полной (замкнутой) цепи:
$I_1= \frac{\mathcalE _1}{R_1 + r_1}$ $I_2= \frac{\mathcalE _2}{R_2 + r_2}$
4. По закону Ома для участков цепи с резисторами R1 и R2, в которых токи текут сверху вниз $( 1 arrow3,2 arrow3 )$ потенциалы в точках 1 и 2 выше, чем в точке 3, соответственно на:
$\varphi_1=I_1R_1= \frac{\mathcalE _1R_1}{( R_1 + r_1 )}$ и $\varphi _2=I_2R_2= \frac{\mathcalE _2R_2}{( R_2 + r_2 )}$
5. У конденсатора C, включенного между точками 1 и 2, заряд левой обкладки будет равен:
$q=CU_12=C ( \varphi _1 - \varphi _2 ) =C [ $\frac{\mathcalE _1R_1}{( R_1 + r_1 )}$ - $\frac{\mathcalE _2R_2}{( R_2 + r_2 )}$ ]$
6. Подставляя численные данные из условия задачи, получаем окончательно:
$q=0,1 \cdot 10 в степени ( - 6 ) \cdot [ $\frac{9 \cdot 8}{( 8 + 1 )}$ - $\frac{9 \cdot 11}{( 11 + 1 )}$ ] = - 0,025 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл= - 0,025мкКл$ $q=0,1 \cdot 10 в степени ( - 6 ) \cdot [ $\frac{9 \cdot 8}{( 8 + 1 )}$ - $\frac{9 \cdot 11}{( 11 + 1 )}$ ] =$
$= - 0,025 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл= - 0,025мкКл$
Ответ: $q= - 0,025 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл= - 0,025мкКл$
2. В левой части цепи ток I1 обходит контур по часовой стрелке, а в правой части ток I2 обходит контур против часовой стрелки.
3. Эти токи могут быть определены по закону Ома для полной (замкнутой) цепи:
$I_1= \frac{\mathcalE _1}{R_1 + r_1}$ $I_2= \frac{\mathcalE _2}{R_2 + r_2}$
4. По закону Ома для участков цепи с резисторами R1 и R2, в которых токи текут сверху вниз $( 1 arrow3,2 arrow3 )$ потенциалы в точках 1 и 2 выше, чем в точке 3, соответственно на:
$\varphi_1=I_1R_1= \frac{\mathcalE _1R_1}{( R_1 + r_1 )}$ и $\varphi _2=I_2R_2= \frac{\mathcalE _2R_2}{( R_2 + r_2 )}$
5. У конденсатора C, включенного между точками 1 и 2, заряд левой обкладки будет равен:
$q=CU_12=C ( \varphi _1 - \varphi _2 ) =C [ $\frac{\mathcalE _1R_1}{( R_1 + r_1 )}$ - $\frac{\mathcalE _2R_2}{( R_2 + r_2 )}$ ]$
6. Подставляя численные данные из условия задачи, получаем окончательно:
$q=0,1 \cdot 10 в степени ( - 6 ) \cdot [ $\frac{9 \cdot 8}{( 8 + 1 )}$ - $\frac{9 \cdot 11}{( 11 + 1 )}$ ] = - 0,025 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл= - 0,025мкКл$ $q=0,1 \cdot 10 в степени ( - 6 ) \cdot [ $\frac{9 \cdot 8}{( 8 + 1 )}$ - $\frac{9 \cdot 11}{( 11 + 1 )}$ ] =$
$= - 0,025 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл= - 0,025мкКл$
Ответ: $q= - 0,025 \cdot 10 в степени ( - 6 ) Кл= - 0,025мкКл$
Правильный ответ:
$q= минус 0,025 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 6 правая круглая скобка Кл= минус 0,025мкКл$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 109389 • Задание №33
Чугунная деталь массой 0,1 кг нагрета до температуры +144 °C и помещена в калориметр, снабженный термометром. ...
ID 166694 • Задание №3
При охлаждении газа в замкнутом сосуде
1) увеличивается средний модуль скорости движения молекул
2) уменьша...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — законы Ома для полной цепи и для участка цепи, падение потенциала в цепи постоянного тока, связь заряда и напряжения на конденсаторе);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи);
III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение«по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют.
ИЛИ
В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и тому подобное).
ИЛИ
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.
ИЛИ
Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — законы Ома для полной цепи и для участка цепи, падение потенциала в цепи постоянного тока, связь заряда и напряжения на конденсаторе);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи);
III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение«по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют.
ИЛИ
В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и тому подобное).
ИЛИ
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.
ИЛИ
Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №25 по предмету Физика:
ID 108349
[рис.] Горизонтальный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном ма...
ID 108350
В однородном магнитном поле, индукция которого $1,67 умножить на 10 в степени левая круглая ско...
ID 108351
Ядро изотопа водорода $_1 в квадрате H$ — дейтерия — движется в однородном магнитном поле с ...
ID 108352
Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией $4 умножить на 10 в степени левая круг...
ID 108353
[рис.] В однородном магнитном поле с индукцией $\vecB$ направленной вертикально вниз, равномерн...