Предохранитель из двух проволочек
5/10Предохранитель в цепи электрического тока состоит из двух свинцовых проволочек, соединённых параллельно. Тонкая проволочка диаметром \(d_1 = 0{,}30\) мм плавится при пропускании через неё тока \(I_1 = 1{,}8\) А, а толстая проволочка диаметром \(d_2 = 0{,}60\) мм — при токе \(I_2 = 5{,}0\) А. Какое максимальное значение силы тока в цепи может выдержать предохранитель, составленный из двух проволочек указанных диаметров? Длины проволочек считать одинаковыми. Результат выразите в амперах и запишите в виде трёх значащих цифр.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСопротивление проволоки обратно пропорционально площади её сечения, а токи в параллельных ветвях обратно пропорциональны сопротивлениям.
Ответ\(I_{max} = 6{,}25\) А.
РешениеТ.к. сопротивление проволоки обратно пропорционально площади её поперечного сечения \(R = \rho\dfrac{l}{S} = \rho\dfrac{l}{\pi d^2/4}\), то \[\frac{R_1}{R_2} = \frac{d_2^2}{d_1^2} = 4. \qquad (1)\] Пусть \(I\) — сила тока в цепи, \(i_1\) и \(i_2\) — силы токов через тонкую и толстую проволоки (см. рисунок). Тогда \[I = i_1 + i_2, \qquad (2)\] \[i_1R_1 = i_2R_2. \qquad (3)\]

Допустим, через толстую проволоку сопротивлением \(R_2\) течёт максимальный ток \(i_2 = I_2 = 5\) А, тогда сила тока через тонкую проволоку \[i_1 = i_2\frac{R_2}{R_1} = \frac{I_2}{4} = 1{,}25~\text{А} < I_1 = 1{,}8~\text{А}.\] Значит, тонкая проволока не перегорит, и максимальный ток в цепи \[I_{max} = i_1 + I_2 = 1{,}25 + 5 = 6{,}25~\text{А}.\]
Похожие задачи
- Показание вольтметра в схеме с ЭДС «Шаг в будущее» 2009/10, 11 кл.
- Три батарейки МОШ 2010/11, 10 кл.
- Три источника и четыре вольтметра Росатом 2016/17, 10 кл.
- Два источника и три вольтметра Росатом 2016/17, 11 кл.
- Три источника и резистор СПбГУ 2016/17, 11 кл.
- Три источника и три резистора Росатом 2019/20, 10 кл.