Задачи › Работа и мощность тока, нагреватели

Мощность в цепи при разных подключениях источника

  1. Мощность в цепи при разных подключениях источника

    Физтех 2018/19, 9 кл.
    3/10

    При подключении источника постоянного напряжения к точкам A и B электрической цепи, схема которой представлена на рисунке, в цепи выделяется мощность \(P_1 = 100\) Вт. При подключении того же источника постоянного напряжения к точкам B и C в цепи выделяется мощность \(P_2 = 2P_1\).

    Рисунок
    1. Найдите отношение \(\dfrac{R_2}{R_1}\).

    2. Какая мощность \(P_3\) будет выделяться в цепи при подключении того же источника постоянного напряжения к точкам A и C?

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Запишите мощность в каждом подключении через напряжение \(U\) источника и эквивалентное сопротивление цепи. Отношение мощностей даёт уравнение на \(x = R_2/R_1\).

    Ответ

    1) \(\dfrac{R_2}{R_1} = \dfrac{\sqrt{3} - 1}{2} \approx 0{,}37\);  2) \(P_3 \approx 93\) Вт.

    Решение

    1) Пусть \(x = R_2/R_1\). Для подключения к A и B и к B и C: \[P_1 = U^2\left(\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_1 + 2R_2}\right), \qquad 2P_1 = U^2\left(\frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_2 + 2R_1}\right).\] Исключив \(U\), получаем уравнение \(2x^2 + 2x - 1 = 0\), откуда \(x = \dfrac{R_2}{R_1} = \dfrac{\sqrt{3} - 1}{2} \approx 0{,}37\).

    2) Из первого уравнения \(P_1 = \dfrac{U^2\cdot 2(x+1)}{R_1(2x+1)}\). Для подключения к A и C: \(P_3 = \dfrac{U^2}{(R_1 + R_2)/2} = \dfrac{2U^2}{R_1(x+1)}\). Отсюда \[P_3 = \frac{P_1(2x+1)}{(x+1)^2} = \frac{4\sqrt{3}}{(1+\sqrt{3})^2}\,P_1 \approx 0{,}93\,P_1 \approx 93~\text{Вт}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи