Мощность в цепи при разных подключениях источника
3/10При 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 \(P_2 = 2P_1\).

Найдите отношение \(\dfrac{R_2}{R_1}\).
Какая мощность \(P_3\) будет выделяться в цепи при подключении того же источника постоянного напряжения к точкам A и C?
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаЗапишите мощность в каждом подключении через напряжение \(U\) источника и эквивалентное сопротивление цепи. Отношение мощностей даёт уравнение на \(x = R_2/R_1\).
Ответ1) \(\dfrac{R_2}{R_1} = \dfrac{\sqrt{3} - 1}{2} \approx 0{,}37\); 2) \(P_3 \approx 93\) Вт.
Решение1) 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 \[P_3 = \frac{P_1(2x+1)}{(x+1)^2} = \frac{4\sqrt{3}}{(1+\sqrt{3})^2}\,P_1 \approx 0{,}93\,P_1 \approx 93~\text{Вт}.\]
Похожие задачи
- Чайник с двумя обмотками МОШ 2010/11, 9 кл.
- КПД источника и полезная мощность МОШ 2010/11, 11 кл.
- Тепло на одном из резисторов Курчатов 2016/17, 9 кл.
- Параллельные резисторы и тепло Курчатов 2016/17, 10 кл.
- Максимальная мощность на переменном резисторе «Шаг в будущее» 2017/18, 11 кл.
- Теплый пол «Шаг в будущее» 2022/23, 9 кл.