Кольца Ауди
6/10\(N\) одинаковых колец соединены так, что между всеми точками их пересечения обеспечен электрический контакт (места контактов отмечены жирными точками). Центры всех колец лежат на одной прямой (рис. 3). Какое сопротивление \(R_\text{Э}\) покажет омметр, подключённый к точкам \(A\) и \(B\) этой цепи, если при подключении к диаметрально противоположным точкам уединённого кольца он показывает сопротивление \(R_0\)? Считать \(N > 3\).

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСхема симметрична относительно прямой \(AB\): токов поперёк неё нет, поэтому центральные узлы можно разъединить вдоль этой прямой. Сопротивление полукольца выражается через \(R_0\).
Ответ\(R_\text{Э} = 2\,\dfrac{N+4}{9}\,R_0\).
РешениеСопротивление кольца равно \(R = 4R_0\), сопротивления его трети и шестой части равны \(R/3\) и \(R/6\). В силу симметрии относительно оси \(AB\) токов между верхней и нижней половинами цепи нет, поэтому центральные узлы можно разъединить вдоль оси. Схема сводится к последовательно-параллельному набору участков с сопротивлениями \(R/3\) и \(R/6\).
Сопротивление верхней половины цепи из \(N\) колец \[R_{\text{Э,верх}} = \frac{R}{3} + (N-2)\,\frac{\frac{R}{6}\cdot\frac{R}{3}}{\frac{R}{6} + \frac{R}{3}} + \frac{R}{3} = 4\,\frac{N+4}{9}\,R_0 .\] Сопротивление всей цепи — параллельное соединение верхней и нижней половин: \[R_\text{Э} = \frac{R_{\text{Э,верх}}}{2} = 2\,\frac{N+4}{9}\,R_0 .\] Тот же результат получается и при расстановке токов: при минимальном токе \(I\) в ветвях \(U = 3I\dfrac{R}{3} + (N-2)\,2I\dfrac{R}{6} + 3I\dfrac{R}{3} = IR\,\dfrac{N+4}{3}\), откуда \(R_\text{Э} = U/(6I)\).

Похожие задачи
- Резисторы «треугольником» МОШ 2010/11, 9 кл.
- Четыре резистора со звезды МОШ 2010/11, 9 кл.
- Проволочный куб ВсОШ 2010/11, 9 кл.
- Серый ящик ВсОШ 2010/11, 10 кл.
- Сопротивления с ключом СПбГУ 2010/11, 10 кл.
- Сопротивления с ключом СПбГУ 2010/11, 11 кл.