Задачи › Вычисление сопротивлений, симметрия, бесконечные цепочки

Электроприбор в цепи с двумя резисторами

  1. Электроприбор в цепи с двумя резисторами

    СПбГУ 2022/23, 10 кл.
    5/10

    Электроприбор включён в цепь с двумя резисторами и источником постоянного напряжения (см. рисунок). Известно, что каждый из элементов цепи выходит из строя при определённых значениях напряжения, падающих на этом элементе — резистор \(R_1\) при \(U_0\), резистор \(R_2\) при \(3U_0\), электроприбор при \(5U_0\). Сопротивление первого резистора \(R_1\) составляет \(R\). Сопротивление второго \(R_2\) — \(5R\), прибора — \(2R\). Определите, при каком минимальном напряжении источника \(U_x\) электроприбор перестанет работать.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сначала найдите напряжения на всех элементах при исходном напряжении. Затем проверьте, какой элемент сгорит первым, и пересчитайте цепь без него.

    Ответ

    \(U_x=4{,}2\,U_0\).

    Решение

    Прибор перестанет работать, если оба сопротивления перегорят или сам прибор перегорит. В исходной цепи прибор и параллельно включённые \(R_1\), \(R_2\) соединены последовательно: \[U_{пр}=\frac{12}{17}U_x,\qquad U_1=U_2=\frac{5}{17}U_x.\] Пороговые напряжения источника: \[R_1:\ U_x=3{,}4\,U_0;\qquad R_2:\ U_x=10{,}2\,U_0;\qquad \text{прибор}:\ U_x=7\tfrac{1}{12}\,U_0.\] Значит, первым сгорает резистор \(R_1\) при \(U_x=3{,}4\,U_0\). Дальше прибор и \(R_2\) включены последовательно: \[U_2=\frac{5}{7}U_x,\qquad U_{пр}=\frac{2}{7}U_x.\] При \(U_x=3{,}4\,U_0\) получаем \(U_2'=\dfrac{23}{7}U_0<3U_0\) и \(U_{пр}'=\dfrac{34}{35}U_0<5U_0\), поэтому цепь продолжает работать. Дальше перегорит резистор \(R_2\) при \(U_x=4{,}2\,U_0\), а прибор — при \(U_x=17{,}5\,U_0\). Итак, при \(U_x=4{,}2\,U_0\) цепь обрывается.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи