РУҚА
25

Решение: Энергия в колебательном контуре

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Магнитное поле и индукция
ВысокаяФИПИC6C1D5Развёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 4 шага
Условие

В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока соответственно равны $12\ \text{В}$ и $1\ \text{Ом}$, ёмкость конденсатора $2\ \text{мФ}$, индуктивность катушки $36\ \text{мГн}$ и сопротивление лампы $5\ \text{Ом}$. В начальный момент времени ключ $К$ замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Сопротивлением катушки и проводов пренебречь.

Обоснуйте ответ, используя законы постоянного тока и сохранения энергии.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

При замкнутом ключе после установления постоянного режима конденсатор тока не пропускает. Поэтому ток проходит через лампу и внутреннее сопротивление источника.

$$I_0 = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$$
2

Вычислим установившийся ток в цепи.

$$I_0 = \frac{12}{5+1}=2\ \text{А}$$
3

До размыкания ключа в катушке запасена энергия магнитного поля. Начальный заряд конденсатора равен нулю, так как в установившемся режиме постоянного тока конденсатор не заряжается в данной схеме.

$$W_L=\frac{LI_0^2}{2}$$

После размыкания ключа источник и его внутреннее сопротивление оказываются отключёнными. Энергия электромагнитных колебаний в контуре постепенно полностью выделяется в лампе. Поэтому энергия, выделившаяся в лампе, равна начальной энергии катушки.

$$W=\frac{0{,}036\cdot 2^2}{2}=0{,}072\ \text{Дж}$$
Ответ

В лампе выделится энергия $0{,}072\ \text{Дж}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывать внутреннее сопротивление источника при расчёте начального тока.

Считать, что энергия конденсатора в начальный момент отлична от нуля.

Использовать энергию катушки без учёта того, что ток до размыкания равен $\mathcal{E}/(R+r)$.

Закрепить приёмВ теме «Магнитное поле и индукция» ещё 202 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 25 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Магнитное поле и индукция»: в ней 203 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.