Цепочка замкнутых проводников
4/10Из провода длиной \(l\) и площадью поперечного сечения \(S\) изготовили пять замкнутых проводников разных длин и зацепили их в цепочку так, как это показано на рисунке. Как имея в распоряжении только омметр (прибор для измерения сопротивлений) и проводя только одно измерение, определить удельное сопротивление провода, не разрезая проводников. Считать, что в точках касания проводников между ними есть электрические контакты. Описать последовательность действий, которые нужно выполнить для измерения, и привести расчётные формулы для вычисления удельного сопротивления.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаРастяните всю цепочку и подумайте, какие участки проводника оказываются соединёнными параллельно, а какие — последовательно. Какое сопротивление нужно измерить, чтобы оно было связано с сопротивлением всего провода?
ОтветРастянуть цепочку и измерить омметром сопротивление \(r\) между крайними точками; \(\rho = \dfrac{4rS}{l}\).
РешениеНужно растянуть проводники и измерить сопротивление между крайними точками. Эквивалентная схема полученной цепи показана на рисунке.

Длины каждой пары параллельно расположенных проводников равны половине длины каждого замкнутого проводника. Поэтому сопротивление такой пары равно \(R_i/4\), где \(R_i\) — сопротивление каждого кольцевого проводника. Сопротивление \(r\) всей цепи при растяжении всех проводников и измерении сопротивления между её крайними точками равно \[r = \frac{R_1}{4}+\frac{R_2}{4}+\frac{R_3}{4}+\frac{R_4}{4}+\frac{R_5}{4} = \frac{1}{4}\bigl(R_1+R_2+R_3+R_4+R_5\bigr) = \frac{R}{4},\] где \(R\) — сопротивление всего провода. Значит, сопротивление провода равно учетверённому измеренному сопротивлению. Так как \(R = \rho l/S\), где \(\rho\) — удельное сопротивление материала провода, \(l\) — его длина, \(S\) — площадь поперечного сечения, то \[\rho = \frac{4rS}{l},\] где \(r\) — результат измерения сопротивления всей цепи при растянутых проводниках между её крайними точками.
Похожие задачи
- Амперметр и ключ в цепи из трёх резисторов Курчатов 2013/14, 10 кл.
- Цепь из четырёх резисторов Курчатов 2013/14, 9 кл.
- Сопротивление цепи (кОм) Курчатов 2015/16, 10 кл.
- Тетраэдр с прибором ВсОШ 2015/16, 9 кл.
- Четыре одинаковых резистора: собрать нужное сопротивление Физтех 2016/17, 9 кл.
- Четыре одинаковых резистора: собрать нужное сопротивление Физтех 2016/17, 9 кл.