ID: 00010689
В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, конденсатор C изначально не заряжен. Ключ К переводят в положение 1. Затем, спустя очень большое время, переключают его в положение 2, и снова ждут в течение достаточно большого промежутка времени. В результате перевода ключа в положение 2 энергия конденсатора увеличивается в n=9 раз. Найдите сопротивление резистора R_2, если R_1=10 Ом.
Источник: ФИПИ
R_1 = 10 Ом, \frac{\quad W_2}{W_1} = 9
R_2 — ?
Энергия конденсатора:
W = \frac{CU^2}{2}
Отношение энергий (ёмкость одна и та же):
\frac{W_2}{W_1} = \frac{U_2^2}{U_1^2} = 9 \quad \Rightarrow \quad \frac{U_2}{U_1} = 3
В положении ключа 1 конденсатор подключён параллельно R_1, напряжение равно напряжению на R_1:
U_1 = I \cdot R_1
В положении ключа 2 конденсатор подключён параллельно обоим резисторам (последовательно в цепи), напряжение:
U_2 = I(R_1 + R_2)
Ток I в обоих случаях одинаков (источник и внутреннее сопротивление не меняются). Составляем уравнение:
\frac{U_2}{U_1} = \frac{I(R_1 + R_2)}{I \cdot R_1} = 1 + \frac{R_2}{R_1} = 3
R_2 = 2R_1 = 2 \cdot 10 = 20 \text{ Ом}
20