137
This article focuses on methods of solution of Olympiad tasks on physics in high schools with
profound studying of a subject on the topic of "circuits with capacitors". The solution of some prob-
lems from non-traditional school thanks to the initial conditions.
electrical circuits, capacitors, the law of conservation of electric charges, the electric field
При решении задач, в которых встречаются заряженные конденсаторы,
учащиеся часто допускают методическую ошибку, когда считают, что разность
потенциалов (электрическое напряжение) между
пластинами всегда равна от-
ношению заряда пластины к емкости конденсатора. Это следует из определения
емкости
C
конденсатора как отношения заряда
q
, перенесенного с одной пла-
стины на другую, к установившейся разности потенциалов между пластинами:
q
С
U
1
. Однако это определение справедливо лишь в том случае, если пласти-
ны предварительно не были заряжены, а также,
если вокруг не присутствуют
другие проводники
2
. Возникают трудности, связанные и с вычислением энер-
гии электрических полей в этих случаях.
Будем рассматривать электрические цепи, включающие источники тока, кон-
денсаторы, резистор и ключ. В результате замыкания ключа система через неко-
торое время переходит из одного стационарного состояния в другое. Начальная
энергия заряженных конденсаторов (или часть энергии) выделяется в виде тепла
в резисторе. Кроме того, при протекании зарядов через источники тока соверша-
ется работа сторонних сил. При решении этих задач будем опираться на фунда-
ментальные законы, которые должны выполняться: закон сохранения электриче-
ского заряда в замкнутой системе и закон изменения (превращения) энергии.
Рассмотрим задачу, решение которой связано с законом сохранения элек-
трического заряда.
Задача 1
.
Найти заряд
q
, который пройдет через гальванометр после за-
мыкания ключа К в схеме, изображенной на рис. 1.
Рис. 1
Рис. 2
Решение.
До замыкания
ключа К напряжение
верхнего источника было
подано на два последовательно соединенных конденсатора
1
С
и
2
С
. Они будут
1
Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика. 10 класс : учеб. для общеобразоват. учреждений:
базовый и профильный уровни. 18-е изд. М. : Просвещение, 2009. С. 279.
2
Практикум абитуриента: электричество и магнетизм / под ред. В.В. Можаева, А.И. Черноуцана. М. :
Бюро Квантум, 1994. С. 33.
138
заряжены
одинаковыми зарядами, но сумма зарядов на нижней пластине кон-
денсатора
1
Do'stlaringiz bilan baham: