Конденсатор и светодиоды

Сложная

Источник:

Московская олимпиада школьников по физике, Отборочный этап, 2025, 11 класс

В цепи, схема которой изображена на рисунке слева, конденсатор изначально не заряжен, обозначенные на схеме параметры считаются известными, переключатель П находится в среднем положении. Вольт-амперная характеристика светодиода изображена на рисунке справа, при этом , , .

Схема с конденсатором и ВАХ светодиода

Переключатель перекидывают на короткое время () в положение , а затем мгновенно на такое же время в положение . Эти две операции повторяют без остановки снова и снова.

а) Определите среднее напряжение на конденсаторе спустя длительное время после начала процесса. Ответ дайте в вольтах, округлите до целого.

б) Чему равна средняя мощность, выделяющаяся на светодиодах через большое время после начала процесса? Ответ дайте в , округлите до десятых.

Решение.

а) В квазистационарном режиме (который установится спустя длительное время после начала процесса) напряжение на конденсаторе будет изменяться крайне незначительно. Поскольку переключатель одинаковое время находится в положениях и , токи зарядки и разрядки конденсатора должны быть равны. Этот факт отражает уравнение

решая которое находим искомое напряжение: .

б) Средняя мощность, выделяющаяся на светодиодах, равна

Похожие задачи

Связанные цепи

В электрической цепи, схема которой представлена на рис. 3, величина сопротивления R равна 1,кОм, напряжение U на выводах идеального источника равно 6,В. Рисунок 3 А) К клеммам A и B подключают идеальный амперметр. Определите его показания. Ответ дайте в мА, округлите до целого. Б) Вместо идеального

Сложная

Электричество и магнетизм

Диэлектрики внутри

Между обкладками плоского конденсатора (см. рисунок) находятся: пластина толщиной d = 0,885,мкм из диэлектрика с проницаемостью ε = 10 и пластина толщиной 2d = 1,77,мкм из материала с диэлектрической проницаемостью 2ε = 20. Конденсатор подключен к источнику с ЭДС mathcal{E} = 48,В. Размеры обкладок

Сложная

Электричество и магнетизм

Две катушки, три резистора

В цепи, представленной на рис. 4, ключ изначально разомкнут. Значения обозначенных на рисунке параметров цепи равны: E=6,В, r=2,Ом, R=6,Ом, L=0,2,Гн. Активное сопротивление катушки равно нулю. Рисунок 4 Ключ замыкают, и в цепи начинается переходный процесс; при этом ток через батарейку меняется в не

Сложная

Электричество и магнетизм

Сферы с ключами

Две концентрические проводящие сферы соединены в цепь, показанную на рисунке, при этом параметры цепи удовлетворяют соотношениям: πε₀D=10 мкФ, mathcal{E}=10 В. В точке A во внешней сфере сделано отверстие, через которое пропущен изолированный провод, присоединённый к ключу K₂.

Сложная

Электричество и магнетизм