Global EE

Конденсаторы — Задание 14 ЕГЭ по физике №00017738

Задание №14. Электродинамика. Выбор Утверждений

Конденсаторы

№2. Задание 14

ID: 00017738

На рисунке показана схема электрической цепи, содержащая источник постоянного напряжения с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, два резистора с сопротивлениями $R_1=R$ и $R_2=2R$, конденсатор, соединительные провода и ключ (см. рисунок). Конденсатор $C$ подключён параллельно последовательно соединённым резисторам $R_1$ и $R_2$.

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.

  1. Так как при замкнутом ключе ток через конденсатор не течёт, то напряжение на конденсаторе равно нулю.
  2. При замкнутом ключе сумма напряжений на резисторах больше напряжения на конденсаторе.
  3. Напряжение на конденсаторе равно ЭДС источника напряжения.
  4. При замкнутом ключе напряжение на резисторе $R_1$ меньше напряжения на резисторе $R_2$.
  5. После размыкания ключа количество теплоты, выделившееся в резисторе $R_1$, будет больше, чем количество теплоты, выделившееся в резисторе $R_2$.

Рисунок к заданию 14 ЕГЭ по физике — Конденсаторы

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Конденсатор в установившемся режиме — это «тупик»: заряд накопился, и ток через него уже не идёт. Но «нет тока» вовсе не значит «нет напряжения». Раз конденсатор подключён параллельно ветви из $R_1$ и $R_2$, на нём ровно то же напряжение, что и на этой ветви. А внутреннее сопротивление источника нулевое, поэтому всё напряжение источника падает на резисторах.

Шаг 1. Что с напряжением на конденсаторе (пункты 1, 2, 3)

Конденсатор соединён с теми же двумя узлами, что и пара резисторов. Значит $U_C=U_{R_1}+U_{R_2}$ — они равны, а не «сумма больше» (пункт 2 неверен). Так как $r=0$, напряжение на внешней цепи равно ЭДС: $U_C=\mathcal{E}$ — пункт 3 верный. А пункт 1 — классическая ловушка: ток через конденсатор нулевой, но напряжение на нём максимально, равно $\mathcal{E}$, не нулю (пункт 1 неверен).

Шаг 2. Сравним напряжения на резисторах (пункт 4)

$R_1$ и $R_2$ соединены последовательно, через них течёт один и тот же ток $I$. Тогда $U_{R_1}=IR$, а $U_{R_2}=I\cdot 2R$. Раз $R_2$ вдвое больше, то и напряжение на нём вдвое больше: $U_{R_1}\lt U_{R_2}$ — пункт 4 верный.

Шаг 3. Теплота после размыкания (пункт 5)

После размыкания ключа конденсатор разряжается через те же два резистора, снова соединённые последовательно. Через них идёт общий ток, поэтому $Q=I^2Rt$ больше у того резистора, у которого больше сопротивление. У $R_2=2R$ выделится больше теплоты, чем у $R_1=R$, а не наоборот (пункт 5 неверен).

Ответ

34
Другие задания по теме «Конденсаторы» (8)