Физика 11 класс цепь с переменным током

Для решения задачи необходимо определить полное сопротивление цепи. В данной цепи последовательно соединены конденсаторы, а параллельно одному из них подключен резистор.

1. Определим эквивалентную емкость последовательно соединенных конденсаторов:

Для последовательного соединения емкостей используется формула:

1/Cэкв = 1/C₁ + 1/C₂

где C₁ = C₂ = 1 мкФ = 10⁻⁶ Ф

1/Cэкв = 1/(10⁻⁶ Ф) + 1/(10⁻⁶ Ф) = 2/(10⁻⁶ Ф)

Cэкв = 0,5 * 10⁻⁶ Ф = 0,5 мкФ

2. Определим реактивное сопротивление эквивалентного конденсатора:

XC = 1/(2πfCэкв)

где f = 50 Гц, Cэкв = 0,5 * 10⁻⁶ Ф

XC = 1/(2π * 50 Гц * 0,5 * 10⁻⁶ Ф) ≈ 6366 Ом

3. Определим полное сопротивление ветви с резистором и конденсатором:

Поскольку резистор и конденсатор соединены параллельно, их полное сопротивление (Z) рассчитывается по формуле:

1/Z = 1/R + 1/jXC (где j — мнимая единица)

Поскольку нас интересует только тепловая мощность, которая зависит от активного сопротивления, мы можем рассматривать только активную составляющую. Таким образом:

Z ≈ R = 100 Ом (это упрощение, в действительности будет меньше 100 Ом из-за параллельного конденсатора, но для упрощения задачи, учитывая, что Xc значительно больше R, можно пренебречь изменением.)

4. Определим ток в цепи:

I = U/ Z

где U = 220 В, Z ≈ 100 Ом

I ≈ 220 В / 100 Ом = 2,2 А

5. Определим тепловую мощность, выделяемую в резисторе:

P = I²R = (2,2 А)² * 100 Ом = 484 Вт

Ответ: 484

Важно: это приблизительное решение, так как мы упростили расчет полного сопротивления, пренебрегая реактивным сопротивлением конденсатора в параллельной ветви. Более точный расчет потребует использования комплексных чисел и вычисления полной мощности, а затем разделения ее на активную и реактивную составляющие. Тепловая мощность будет определяться только активной составляющей.