Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4038
2017-08-20 
Какое количество теплоты $Q$ выделится в цепи при переводе ключа из положения 1 в положение 2 (см. рисунок)? Энергией электромагнитного излучения можно пренебречь.
Решение:
Полная емкость батареи конденсаторов после переключения не изменилась (и до, и после переключения два одинаковых конденсатора соединены параллельно, а третий такой же подключен к ним последовательно): $C_{0} = \frac{2}{3} C$. Значит, энергия электрического поля в батарее также не изменилась: она равна $\frac{C_{0} \mathcal{E}^{2}}{2}$. Означает ли это, что выделившееся количество теплоты $Q = О$? Нет, потому что по цепи некоторое время шел ток (произошло перераспределение заряда между конденсаторами), а это значит, что должно было выделиться некоторое количество теплоты. Необходимая для этого энергия могла поступать только от источника ЭДС, т. е. $Q = = A_{ст} = \Delta q \mathcal{E}$ (здесь $A_{ст}$ — работа сторонних сил в источнике ЭДС; $\Delta q$ — заряд, прошедший через источник от его отрицательного полюса к положительному). На рисунках показано распределение зарядов на обкладках конденсаторов до переключения (а) и после (б). Мы видим, что заряд $\Delta q = \frac{C \mathcal{E}}{2}$ «ушел» с верхней обкладки левого конденсатора и прошел через источник. Отсюда получаем $Q = \frac{C \mathcal{E}^{2}}{3}$. Интересно, что при обратном переключении снова выделяется такое же количество теплоты, и необходимая для этого энергия опять поступает из источника. Переключая ключ туда и обратно, мы каждый раз «берем» из источника одну и ту же «порцию» энергии.
Ответ: $Q = \frac{C \mathcal{E}^{2}}{3}$.
Какое количество теплоты $Q$ выделится в цепи при переводе ключа из положения 1 в положение 2 (см. рисунок)? Энергией электромагнитного излучения можно пренебречь.
Решение:
Полная емкость батареи конденсаторов после переключения не изменилась (и до, и после переключения два одинаковых конденсатора соединены параллельно, а третий такой же подключен к ним последовательно): $C_{0} = \frac{2}{3} C$. Значит, энергия электрического поля в батарее также не изменилась: она равна $\frac{C_{0} \mathcal{E}^{2}}{2}$. Означает ли это, что выделившееся количество теплоты $Q = О$? Нет, потому что по цепи некоторое время шел ток (произошло перераспределение заряда между конденсаторами), а это значит, что должно было выделиться некоторое количество теплоты. Необходимая для этого энергия могла поступать только от источника ЭДС, т. е. $Q = = A_{ст} = \Delta q \mathcal{E}$ (здесь $A_{ст}$ — работа сторонних сил в источнике ЭДС; $\Delta q$ — заряд, прошедший через источник от его отрицательного полюса к положительному). На рисунках показано распределение зарядов на обкладках конденсаторов до переключения (а) и после (б). Мы видим, что заряд $\Delta q = \frac{C \mathcal{E}}{2}$ «ушел» с верхней обкладки левого конденсатора и прошел через источник. Отсюда получаем $Q = \frac{C \mathcal{E}^{2}}{3}$. Интересно, что при обратном переключении снова выделяется такое же количество теплоты, и необходимая для этого энергия опять поступает из источника. Переключая ключ туда и обратно, мы каждый раз «берем» из источника одну и ту же «порцию» энергии.
Ответ: $Q = \frac{C \mathcal{E}^{2}}{3}$.
