Задачи › Работа и мощность тока, нагреватели

КПД источника и два резистора

  1. КПД источника и два резистора

    Росатом 2023/24, 11 кл.
    5/10

    Когда к источнику электрической энергии подключили первый резистор, КПД источника составил \(\eta_1 = 0{,}8\). Когда к тому же источнику подключили второй резистор, КПД источника составил \(\eta_2 = (3/4)\,\eta_1\). Каким будет КПД источника, если к нему подключить оба резистора, соединённых параллельно? КПД источника электрической энергии называется отношение количества теплоты, выделяющейся во внешней цепи, к полному количеству теплоты, выделяющейся в цепи.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    КПД источника равен отношению сопротивления внешней цепи к сумме этого сопротивления и внутреннего сопротивления источника. Выразите сопротивления резисторов через \(\eta_1\), \(\eta_2\) и внутреннее сопротивление.

    Ответ

    \(\eta = \dfrac{3\eta_1}{7 - 3\eta_1} = 0{,}522\).

    Решение

    Пусть ЭДС и внутреннее сопротивление источника равны \(\varepsilon\) и \(r\), сопротивление первого резистора — \(R_1\). По закону Ома для замкнутой цепи \(I = \dfrac{\varepsilon}{R_1 + r}\), а КПД источника \[\eta_1 = \frac{R_1}{R_1 + r}.\] Аналогично для второго резистора \(\eta_2 = \dfrac{R_2}{R_2 + r}\). Отсюда \[R_1 = \frac{r\eta_1}{1 - \eta_1}, \qquad R_2 = \frac{r\eta_2}{1 - \eta_2}.\] При параллельном соединении сопротивление \[R = \frac{R_1R_2}{R_1 + R_2} = \frac{r\eta_1\eta_2}{\eta_1 + \eta_2 - 2\eta_1\eta_2}.\] КПД источника с двумя параллельными резисторами \[\eta = \frac{R}{R + r} = \frac{\eta_1\eta_2}{\eta_1 + \eta_2 - \eta_1\eta_2}.\] Поскольку \(\eta_2 = \dfrac{3}{4}\eta_1\), получаем \[\eta = \frac{3\eta_1}{7 - 3\eta_1} = 0{,}522.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи