11 класс Примеры решения задач по теме «Переменный электрический ток» § 24. Примеры решения задач по теме «Переменный электрический ток»

ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 24.2: Примеры решения задач по теме «Переменный электрический ток»

Физика — Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.

Надежда Фомина, преподаватель физики Шпаргача обновлено 11 сентября 2026

← 24.1 24.3 →

Условие

Найти тепловую мощность, выделяемую в резисторе сопротивлением R=100 Ом, который соединен последовательно с двумя параллельно подключенными конденсаторами емкостью C=40 мкФ каждый. Источник: U_m=220 В, ν = 50 Гц.

Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.

Пошаговое решение

План решения.

Для нахождения тепловой мощности в резисторе необходимо определить действующее значение тока в цепи. Цепь состоит из последовательно соединенных резистора R и блока конденсаторов. Сначала найдем эквивалентную емкость параллельно подключенных конденсаторов, затем вычислим емкостное сопротивление этого блока. После этого определим полное импедансное сопротивление всей цепи и найдем амплитуду тока. Зная амплитуду, перейдем к действующему значению силы тока и рассчитаем мощность по формуле P=I²R.

Вычисление.

1. Емкость двух параллельно соединенных конденсаторов равна сумме их емкостей:

C_экв =C+C=2C=2·40 мкФ =80 мкФ =80·10^-6 Ф

2. Найдем емкостное сопротивление X_C полученного блока конденсаторов при частоте ν=50 Гц:

X_C=1/2πνC_экв =1/2·3,14·50·80·10^-6 X_C=1/314·80·10^-6=1/0,02512≈39,8 Ом

3. Полное сопротивление цепи Z, содержащей активное сопротивление R и реактивное X_C, соединенные последовательно, равно:

Z=R²+X2C=100²+39,8²=10000+1584=11584≈107,6 Ом

4. Амплитуда тока в цепи определяется законом Ома для переменного тока:

I_m=U_m/Z=220/107,6≈2,045 А

5. Действующее значение силы тока I связано с амплитудным соотношением I=I_m/2. Тепловая мощность на резисторе вычисляется как:

P=I²R=(I_m/2)²R=I2mR/2 P=(2,045)²·100/2=4,182·100/2=418,2/2≈209 Вт

Проверка.

Рассмотрим граничные случаи и порядок величин. Если бы конденсаторы отсутствовали (X_C=0), ток был бы равен 220/100=2,2 А (амплитуда), а мощность P=(2,2/2)²·100=242 Вт. Наличие конденсаторов увеличивает общее сопротивление до 107,6 Ом, что немного снижает ток и мощность. Полученное значение 209 Вт меньше 242 Вт, что логично. Единицы измерения согласуются: Вольты делятся на Омы, получается Амперы; квадрат Ампер умножается на Омы, получаются Ватты. Расчет верен.

Ответ

P ≈ 209 Вт

В условии дана амплитуда напряжения U_m, поэтому важно не забыть перейти от амплитудного тока к действующему при расчете мощности. Мощность выделяется только на активном сопротивлении (резисторе). Конденсаторы идеальные, потерь на них нет.

Как решение?

Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.

Подробность

У вас другое условие?

Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.

Решить по фото

Частые вопросы

Это точный номер 24.2 из моего учебника?

Номер совпадает с учебником «Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.

Какой ответ в задании 24.2?

Краткий ответ: P ≈ 209 Вт.

Как пользоваться этим разбором?

Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.

Какой учебник имеется в виду?

«Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 24. Примеры решения задач по теме «Переменный электрический ток».

Можно ли списать ответ без решения?

Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.