Параллельное и последовательное соединение проволок
4/10В лаборатории есть два куска медной проволоки одинакового поперечного сечения. Если два этих куска соединить параллельно и подключить к идеальному источнику постоянного напряжения, то выделяющаяся в цепи мощность будет в \(4{,}9\) раза больше, чем если те же куски проволоки соединить последовательно и подсоединить к тому же источнику. Найдите отношение длин этих кусков проволоки.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаПри постоянном напряжении мощность обратно пропорциональна сопротивлению цепи. Сравните сопротивления при последовательном и параллельном соединении.
ОтветОтношение длин равно \(\dfrac{5}{2}\) или \(\dfrac{2}{5}\) (в зависимости от того, какой кусок длиннее).
РешениеПусть сопротивление первого куска равно \(R\), а второго — \(xR\). Сопротивление последовательно соединённых кусков равно \[R + xR = (1 + x)R,\] а сопротивление при параллельном соединении равно \[\frac{R\cdot xR}{R + xR} = \frac{x}{1 + x}\,R.\] При постоянном напряжении источника выделяющаяся мощность обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки, поэтому \[(1 + x)R = 4{,}9\cdot\frac{x}{1 + x}\,R \implies x^2 - 2{,}9x + 1 = 0.\] Решая квадратное уравнение, находим \(x_1 = \dfrac{5}{2}\), \(x_2 = \dfrac{2}{5}\). То есть сопротивление одного куска в 2,5 раза больше сопротивления второго. У кусков проволоки одинакового сечения из одного и того же материала отношение сопротивлений равно отношению длин, поэтому длина одного куска в 2,5 раза больше длины другого.
Похожие задачи
- Два кипятильника: параллельно и последовательно СПбГУ 2011/12, 10 кл.
- Два кипятильника: параллельно и последовательно СПбГУ 2011/12, 11 кл.
- Два резистора в последовательной цепи Ведомственная 2011/12, 10 кл.
- Генератор или мотор: баланс мощностей Физтех 2012/13, 11 кл.
- Нагреватель в комнате МОШ 2012/13, 9 кл.
- Нагреватель в комнате МОШ 2012/13, 10 кл.