Задание 20 ЕГЭ по физике · задача 4CC40B
Необходимо экспериментально изучить зависимость заряда, накопленного конденсатором, от ЭДС аккумулятора. Какие две схемы следует использовать для проведения такого исследования?
| 1) |
| |
| 2) |
| |
| 3) |
| |
| 4) |
| |
| 5) |
|
Показать ответ и разбор
Ответ: 14 (номера 1 и 4)
Разбор
Чтобы изучить, как заряд Q конденсатора зависит от ЭДС $\varepsilon$, нужно получить две разные величины $\varepsilon$ при одинаковом коэффициенте, с которым $\varepsilon$ преобразуется в напряжение на конденсаторе.
В установившемся режиме конденсатор ведёт себя как разрыв, поэтому напряжение на нём равно напряжению на резисторе R:
$V = \varepsilon \cdot R / (R + r)$.
Отсюда $Q = C \cdot V = C \varepsilon R / (R + r)$.
Схема 1 даёт $V_{1} = \varepsilon R / (R + r)$.
Схема 4 даёт $V_{4} = 2\varepsilon R / (R + r)$.
Коэффициент R / (R + r) в обеих схемах одинаковый, а $\varepsilon$ отличается в два раза. Поэтому, меняя только ЭДС аккумулятора и измеряя заряд, мы чётко увидим линейную зависимость $Q(\varepsilon)$.
Остальные схемы либо меняют одновременно и r, и R (меняется коэффициент), либо не дают двух разных значений $\varepsilon$ при неизменном коэффициенте.
В установившемся режиме конденсатор ведёт себя как разрыв, поэтому напряжение на нём равно напряжению на резисторе R:
$V = \varepsilon \cdot R / (R + r)$.
Отсюда $Q = C \cdot V = C \varepsilon R / (R + r)$.
Схема 1 даёт $V_{1} = \varepsilon R / (R + r)$.
Схема 4 даёт $V_{4} = 2\varepsilon R / (R + r)$.
Коэффициент R / (R + r) в обеих схемах одинаковый, а $\varepsilon$ отличается в два раза. Поэтому, меняя только ЭДС аккумулятора и измеряя заряд, мы чётко увидим линейную зависимость $Q(\varepsilon)$.
Остальные схемы либо меняют одновременно и r, и R (меняется коэффициент), либо не дают двух разных значений $\varepsilon$ при неизменном коэффициенте.