Конденсатор электроемкостью С=2 мкФ зарядили до разности потенциалов Uc=20 В. После этого конденсатор подключили через резистор с большим со...
Условие:
Конденсатор электроемкостью С=2 мкФ зарядили до разности потенциалов Uc=20 В. После этого конденсатор подключили через резистор с большим сопротивлением R с помощью ключа к батарее с ЭДС Е=5 В. Первоначально ключ находился в разомкнутом положении. Определите количество теплоты, которое выделилось в цепи, если ключ замкнуть
Решение:
Для определения количества теплоты, выделившейся в цепи, необходимо знать сопротивление резистора и время, в течение которого ключ был замкнут.
Поскольку в условии сказано, что резистор имеет большое сопротивление, можно предположить, что его сопротивление очень большое по сравнению с сопротивлением конденсатора. В таком случае, ток через резистор будет очень маленьким, и можно считать, что конденсатор разряжается только через резистор.
Количество теплоты, выделившейся в цепи, можно определить по формуле:
Q = (1/2) * C * (Uc^2 - U^2),
где Q - количество теплоты, C - электроемкость конденсатора, Uc - начальная разность потенциалов на конденсаторе, U - конечная разность потенциалов на конденсаторе.
В данном случае, начальная разность потенциалов на конденсаторе Uc = 20 В, конечная разность потенциалов на конденсаторе U = 5 В, а электроемкость конденсатора C = 2 мкФ = 2 * 10^(-6) Ф.
Подставляя значения в формулу, получаем:
Q = (1/2) * (2 * 10^(-6)) * ((20)^2 - (5)^2) = (1/2) * (2 * 10^(-6)) * (400 - 25) = (1/2) * (2 * 10^(-6)) * 375 = 375 * 10^(-6) Дж = 0.375 мДж.
Таким образом, количество теплоты, выделившейся в цепи при замыкании ключа, составляет 0.375 мДж.
