Электростатика

Задание №25. Электродинамика. Высокий Уровень Сложности

№2. Задание 25

ID: 00017174

Источник постоянного напряжения с ЭДС $\varepsilon=100$ В подключён через резистор к конденсатору переменной ёмкости, расстояние между пластинами которого можно изменять (см. рисунок). Пластины медленно раздвинули. Какое количество теплоты выделилось на резисторе за время движения пластин, если против сил притяжения пластин была совершена работа $$A=60$$ мкДж и заряд конденсатора изменился на $\Delta q=1$ мкКл?

Рисунок к заданию 25 ЕГЭ по физике — Электростатика

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

Та же задача на закон сохранения энергии, что и про работу пластин, только теперь известна механическая работа, а искать надо тепло. Запишем тот же баланс и выразим $$Q$$ .

Шаг 1. Что происходит

Пластины раздвигают при постоянном напряжении $U=\varepsilon=100$ В: ёмкость падает, заряд $$q=CU$$ уменьшается на $\Delta q=1$ мкКл и возвращается в источник.

Шаг 2. Энергии

Поле конденсатора отдаёт энергию $\Delta W=\tfrac12\varepsilon\,\Delta q=\tfrac12\cdot 100\cdot 1\,\text{мкКл}=50$ мкДж. Источник запасает $A_{бат}=\varepsilon\,\Delta q=100$ мкДж (принимает вернувшийся заряд).

Шаг 3. Баланс и тепло

$A_{мех}+\Delta W_{поля}=A_{бат}+Q\Rightarrow 60+50=100+Q\Rightarrow Q=10$ мкДж.

Ответ

Q = 10 мкДж

Другие задания по теме «Электростатика» (8)