Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 11919
2019-12-05 
Диод включен в цепь, изображенную на рисунке а. Идеализированная вольтамперная характеристика диода приведена на рисунке б. Конденсатор предварительно не заряжен. Ключ К замыкают. Какое количество тепла выделится на сопротивлении $R$ при зарядке конденсатора? Емкость конденсатора $C$, э.д.с. источника $E$. Внутреннее сопротивление источника пренебрежимо мало.
Решение:
После замыкания ключа в цепи возникает ток, величина которого будет постепенно уменьшаться. Как следует из вольтамперной характеристики диода, напряжение на диоде равно $U_{0}$ при всех значениях тока вплоть до нуля. Поэтому зарядка конденсатора и ток в цепи прекратятся тогда, когда напряжение на конденсаторе станет равным
$U_{C} = E - U_{0}$.
при этом по цепи пройдет заряд
$q = CU_{C} = C(E - U_{0})$.
Согласно закону сохранения энергии работа источника тока по перенесению заряда по всей цепи равна сумме работ на отдельных участках:
$A = A_{R} + A_{д} + W_{C}$.
Здесь $A = Eq$ - работа источника тока; $A_{д} = U_{0}q$ - работа на участке цепи, содержащем диор; $W_{C} = \frac{1}{2}qU_{C} = \frac{1}{2} q(E - U_{0})$ - энергия заряженного конденсатора; $A_{R}$ - работа по перенесению заряда через сопротивление $R$, которая целиком перешла в тепло $Q$.
Поэтому
$Q = Eq - U_{0}q - \frac{1}{2}q (E - U_{0}) = \frac{1}{2} q (E - U_{0} ) = \frac{1}{2}C(E - U_{0} )^{2}$.
Диод включен в цепь, изображенную на рисунке а. Идеализированная вольтамперная характеристика диода приведена на рисунке б. Конденсатор предварительно не заряжен. Ключ К замыкают. Какое количество тепла выделится на сопротивлении $R$ при зарядке конденсатора? Емкость конденсатора $C$, э.д.с. источника $E$. Внутреннее сопротивление источника пренебрежимо мало.
Решение:
После замыкания ключа в цепи возникает ток, величина которого будет постепенно уменьшаться. Как следует из вольтамперной характеристики диода, напряжение на диоде равно $U_{0}$ при всех значениях тока вплоть до нуля. Поэтому зарядка конденсатора и ток в цепи прекратятся тогда, когда напряжение на конденсаторе станет равным
$U_{C} = E - U_{0}$.
при этом по цепи пройдет заряд
$q = CU_{C} = C(E - U_{0})$.
Согласно закону сохранения энергии работа источника тока по перенесению заряда по всей цепи равна сумме работ на отдельных участках:
$A = A_{R} + A_{д} + W_{C}$.
Здесь $A = Eq$ - работа источника тока; $A_{д} = U_{0}q$ - работа на участке цепи, содержащем диор; $W_{C} = \frac{1}{2}qU_{C} = \frac{1}{2} q(E - U_{0})$ - энергия заряженного конденсатора; $A_{R}$ - работа по перенесению заряда через сопротивление $R$, которая целиком перешла в тепло $Q$.
Поэтому
$Q = Eq - U_{0}q - \frac{1}{2}q (E - U_{0}) = \frac{1}{2} q (E - U_{0} ) = \frac{1}{2}C(E - U_{0} )^{2}$.
