Задание 25 ЕГЭ по физике

При подключении конденсаторов к источнику постоянного напряжения после окончания переходного процесса ток в цепи равен нулю, поэтому падение напряжения на резисторе отсутствует. Однако из-за внутреннего сопротивления источника заряд конденсаторов определяется всей цепью зарядки: энергия источника расходуется на заряд конденсаторов и выделение тепла в сопротивлениях.

При зарядке конденсаторов через последовательные сопротивления$R$и$r$конечный заряд определяется только ЭДС источника:

$\mathcal{E}=U_C$

Так как конденсаторы соединены последовательно, их заряды равны:

$q_1=q_2=q$

Эквивалентная ёмкость двух последовательно соединённых конденсаторов определяется формулой:

$C=\dfrac{C_1C_2}{C_1+C_2}=\dfrac{4}{3}\ мкФ$

Напряжение на батарее конденсаторов:

$U_C=\dfrac{q}{C}$

Тогда:

$U_C=\dfrac{200\cdot10^{-6}}{\dfrac{4}{3}\cdot10^{-6}}=150\ В$

Следовательно:

$\mathcal{E}=U_C$

$\mathcal{E}=150\ \text{В}$

Отношение внутреннего сопротивления источника к сопротивлению резистора на конечное напряжение конденсаторов не влияет, так как после окончания зарядки ток равен нулю:

$I=0$

$U_R=IR=0$

$U_r=Ir=0$

Поэтому данное условие является избыточным.

Ответ:

$\mathcal{E}=150\ \text{В}$