Задачи › Вычисление сопротивлений, симметрия, бесконечные цепочки

Цепочка замкнутых проводников

  1. Цепочка замкнутых проводников

    ИОШ 2023/24, 9 кл.
    4/10

    Из 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.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Растяните 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?

    Ответ

    Растянуть цепочку и измерить омметром сопротивление \(r\) между крайними точками; \(\rho = \dfrac{4rS}{l}\).

    Решение

    Нужно растянуть проводники и измерить сопротивление между крайними точками. Эквивалентная схема полученной цепи показана на рисунке.

    Рисунок

    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.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи