Zadanie: Matura CKE Listopad 2013 (Fizyka Rozszerzona)

Question

Zadanie 4. Układ elektryczny (12 pkt)
Do źródła zasilania prądu stałego o sile elektromotorycznej $\varepsilon = 200\ 	ext{V}$ i oporze wewnętrznym $r = 2\ \Omega$ podłączono dwa oporniki i kondensator, tak jak na schemacie. Wartości oporników wnoszą odpowiednio $R_1 = 10\ \Omega$, $R_2 = 18\ \Omega$, a pojemność kondensatora jest równa $C = 0,5\ \mu	ext{F}$.
[img1] Pytanie 1: Zadanie 4.1. (1 pkt)
Zaznacz (na powyższym rysunku) kierunki prądów płynących w każdej gałęzi obwodu po naładowaniu kondensatora.
[odp_graficzna1] Pytanie 2: Zadanie 4.2. (2 pkt)
Oblicz wartość natężenia prądu płynącego przez opornik $R_2$.
[odp_otwarta1] Pytanie 3: Zadanie 4.3. (3 pkt)
Oblicz spadek napięcia na opornikach $R_1$ i $R_2$ oraz różnicę potencjałów na kondensatorze, jeżeli znana jest wartość natężenia prądu płynącego przez baterię $I = 10\ 	ext{A}$.
[odp_otwarta1] Pytanie 4: Zadanie 4.4. (3 pkt)
Jaki ładunek zgromadzi się na okładkach kondensatora? Ile elektronów odpowiada zgromadzonemu ładunkowi elektrycznemu, jeśli różnica potencjałów na okładkach kondensatora wynosi $180\ 	ext{V}$? Oblicz energię elektryczną zgromadzoną wówczas w kondensatorze.
[odp_otwarta1] Pytanie 5: Zadanie 4.5. (3 pkt)
Załóżmy, że opornik $R_2$ jest grzałką elektryczną umieszczoną w wodzie. Oblicz czas potrzebny do zagotowania $1\ 	ext{l}$ wody o temperaturze początkowej $20^\circ	ext{C}$. Ciepło właściwe wody wynosi $c_w = 4190\ \dfrac{	ext{J}}{	ext{kg} \cdot 	ext{K}}$, prąd płynący przez grzałkę $I = 10\ 	ext{A}$, a różnica potencjału na grzałce to $\Delta U = 180\ 	ext{V}$.
[odp_otwarta1]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

Odpowiedź 1: Prąd płynie tylko w jednej, zamkniętej gałęzi (bateria – opornik wewnętrzny $r$ – opornik $R_2$); w gałęzi z kondensatorem i $R_1$ prąd nie płynie. Odpowiedź 2: $I = 10\ 	ext{A}$ Odpowiedź 3: $U_1 = 0$, $U_2 = 180\ 	ext{V}$, $U_C = 180\ 	ext{V}$ Odpowiedź 4: $Q = 9\cdot 10^{-5}\ 	ext{C}$, $N = 5{,}625\cdot 10^{14}$, $W = 8{,}1\cdot 10^{-3}\ 	ext{J}$ Odpowiedź 5: $t \approx 186{,}2\ 	ext{s} \approx 3{,}1\ 	ext{min}$

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?