25

Решение: ЭДС источника с конденсатором

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Электрический ток и цепи
ВысокаяФИПИD302C8Развёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 6 шагов
Условие

В электрической цепи, показанной на рисунке, $r = 1\ \text{Ом}$, $R_1 = 4\ \text{Ом}$, $R_2 = 7\ \text{Ом}$, $C = 0{,}2\ \text{мкФ}$. Ключ $K$ длительное время находится в положении 1. За длительное время после перевода ключа $K$ в положение 2 изменение заряда на правой обкладке конденсатора равно $\Delta q = -0{,}55\ \text{мкКл}$. Найдите ЭДС источника $\mathcal{E}$.

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

6 шагов
1

После длительного времени ток через конденсатор отсутствует, поэтому ток в цепи с резисторами $R_1$ и $R_2$ одинаков.

$$I = \frac{\mathcal{E}}{R_1 + R_2 + r}$$
2

В положении 1 правая обкладка конденсатора соединена с верхней точкой цепи, поэтому напряжение на конденсаторе по модулю равно напряжению на резисторе $R_1$.

$$q_1 = C I R_1$$
3

В положении 2 правая обкладка соединена с нижней точкой цепи. Полярность напряжения на правой обкладке меняется, и заряд на ней становится отрицательным.

$$q_2 = -C I R_2$$
4

Изменение заряда правой обкладки равно разности конечного и начального зарядов.

$$\Delta q = q_2 - q_1 = -C I(R_1 + R_2)$$
5

Найдём силу тока в цепи.

$$I = \frac{|\Delta q|}{C(R_1 + R_2)} = \frac{0{,}55\cdot10^{-6}}{0{,}2\cdot10^{-6}\cdot(4+7)} = 0{,}25\ \text{А}$$

По закону Ома для полной цепи определим ЭДС источника.

$$\mathcal{E} = I(R_1 + R_2 + r) = 0{,}25\cdot(4+7+1) = 3\ \text{В}$$
Ответ

$\mathcal{E} = 3\ \text{В}$

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

Где здесь ошибаются

Не учитывать изменение полярности напряжения на конденсаторе после переключения ключа.

Использовать только один из резисторов при вычислении изменения заряда.

Не учитывать внутреннее сопротивление источника $r$ при применении закона Ома для полной цепи.

Перепутать знак изменения заряда и его модуль.

Закрепить приёмВ теме «Электрический ток и цепи» ещё 204 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 25 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 6 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электрический ток и цепи»: в ней 205 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.