Математика ЕГЭ
Русский язык ЕГЭ
Математика 5-7
Математика ОГЭ
Информатика
Физика
Обществознание
Кликните, чтобы открыть меню

31. Электродинамика (расчетная задача)

1. Вспоминай формулы по каждой теме
2. Решай новые задачи каждый день
3. Вдумчиво разбирай решения

Энергетический подход в электрических цепях (страница 3)

Задание 15 #16147

В цепь включили источник тока, лампу, конденсатор и катушку, как показано на рисунке. ЭДС источника 35 В, его внутреннее сопротивление 2 Ом, сопротивление лампы 6 Ом, индуктивность катушки 150 мкГн, емкость конденсатора 250 мкФ. Какое количество теплоты выделится в лампе при размыкании ключа? Ключ до размыкания долгое время замкнут. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь. Ответ дайте в мДж и округлите до десятых.


Пока ключ замкнут в цепи будет устанавливаться сила тока \[I=\dfrac{\xi}{R+r}, \quad (1)\] где \(\xi\) – ЭДС источника, \(R\) – сопротивление лампы, \(r\) – внутреннее сопротивление источника.
При этом напряжение на конденсаторе равно напряжению на лампе, то есть \[U=\dfrac{\xi R}{R+r} \quad (2)\] На лампе будет выделятся энергия конденсатора и энергия катушки \[W=\dfrac{LI^2}{2}+\dfrac{CU^2}{2}, \quad (3)\] где \(C\) – емкость конденсатора, \(L\) – индуктивность катушки.
Объединяя (1), (2) и (3), получим \[W=\dfrac{L\xi^2}{2(R+r)^2}+\dfrac{C \xi^2R^2}{2(R+r)^2}=\dfrac{150\text{ мкГн}\cdot 35^2\text{ В$^2$}}{2(6\text{ Ом}+2\text{ Ом})^2}+\dfrac{250\text{ мкФ}\cdot 35^2\text{ В$^2$}\cdot 36\text{ Ом$^2$}}{2(6\text{ Ом}+2\text{ Ом})^2}\approx 87,6 \text{ мДж}\]

Ответ: 87,6