Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)
.03 Конденсаторы
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#28086

Два плоских конденсатора ёмкостью C  и 2C  соединили параллельно и зарядили до напряжения U  . Затем ключ К разомкнули, отключив конденсаторы от источника (см. рис.). Пространство между их обкладками заполнено жидким диэлектриком с диэлектрической проницаемостью 𝜀  . Какой будет разность потенциалов между обкладками, если из левого конденсатора диэлектрик вытечет?

PIC

Показать ответ и решение

Конденсаторы соединены параллельно, значит, их общая ёмкость до вытекания диэлектрика равна:

C0 = 2C + C = 3C.

При этом на них находится заряд:

q = C0U =3CU.

Емкость конденсатора:

      S-
C =𝜀𝜀0d ,

где S  – площадь конденсатора, d  – расстояние между обкладками, 𝜀  – диэлектрическая проницаемость воздуха, 𝜀0  – диэлектрическая постоянная.
То есть когда вытечет диэлектрик, ёмкость левого конденсатора уменьшится в 𝜀  раз. Тогда общая ёмкость конденсаторов после вытекания:

C1 = C-+ 2C.
     𝜀

И заряд:

          (       )
q′ = C1U1 = C-+2C  U1,
            𝜀

где U1  – искомое напряжение.
Так как конденсаторы отключены от цепи, то для них выполняется закон сохранения заряда:

              (       )
q =q′ ⇔ 3CU  =  C-+-2C-𝜀 U1
                  𝜀

Отсюда

     -3𝜀--
U1 = 1+ 2𝜀U.
Ответ:
Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: формулы, связывающие заряд конденсатора с его ёмкостью и разностью потенциалов между обкладками для обоих случаев; формула для суммарной ёмкости конденсаторов при параллельном включении; формула для ёмкости плоского конденсатора);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу;
IV) представлен правильный ответ

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

И (ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены логически важные шаги.

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

ИЛИ

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами,направленные на решение задачи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!