Задача #851

До замыкания ключа конденсаторы и были заряжены до напряжений и как показано на рисунке. Какая энергия выделится на сопротивлении после замыкания ключа?

Решение

Примечание

Присмотритесь: ответ есть половина от эквивалентной емкости системы помножить на квадрат разности потенциалов.

Получается, задача решается устно. Вместо законов сохранения энергии и заряда можно сказать, что работа электрического поля равна произведению перемещенного заряда на разность потенциалов, им преодоленную. Множитель одна вторая возникает из-за того, что разность потенциалов меняется линейно вместе с зарядом.

Почему же нужно брать эквивалентную емкость последовательных, а не параллельных конденсаторов? Дело в том, что в течение перезарядки конденсаторов равны токи. А напряжения конденсаторов, в отличие от того, что принято называть «параллельно соединенными элементами», здесь отличаются. Собственно, они сравняются только в конце. Когда тепло прекратит выделяться.

Ответ

Сложность: 7/10

Источник: МГУ

Раздел: Электромагнетизм

Подраздел: Электрические цепи

Номер в ЕГЭ: 25