Задачи › Закон Ома, сопротивление

Неоднородная проволока

  1. Неоднородная проволока

    Санкт-Петербургская 2024/25, 10 кл.
    4/10

    Экспериментатор Лёша исследует неоднородную проволоку. К её концам A и B он подключает источник постоянного тока \(I = 10\) мА (см. рис.). С помощью идеального вольтметра он измеряет напряжение между точкой A и точкой C, находящейся на расстоянии \(x\) от A. В результате большого числа измерений Лёша получил график \(U(x)\), представленный на рис. (\(L\) — длина проволоки AB). Лёша хочет вырезать участок проволоки длины \(0{,}3L\) и максимально возможного сопротивления. На каком расстоянии \(x_0\) от точки A начинается искомый участок? Каково его сопротивление?

    Рисунок
    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сопротивление участка \((x_0, x_0+d)\) при постоянном токе равно изменению напряжения на нём, делённому на \(I\). Ищите отрезок длины \(d\), на котором \(U(x)\) растёт сильнее всего.

    Ответ

    \(x_0 = 0{,}4\,L\), \(R_0 = 140\) Ом.

    Решение

    Сопротивление участка \((x_0, x_0+d)\) равно \(R(x_0) = \dfrac{U(x_0+d)-U(x_0)}{I}\). Нужно найти максимум \(R(x_0)\) при \(d = 0{,}3L\). Наибольший угловой коэффициент графика \(U(x)\) — на отрезке \((0{,}5L;\,0{,}6L)\), второй по величине — на \((0{,}6L;\,0{,}7L)\), третий — на \((0{,}2L;\,0{,}5L)\). Искомый отрезок должен лежать в \((0{,}2L;\,0{,}7L)\) и накрывать \((0{,}5L;\,0{,}7L)\), значит, это \((0{,}4L;\,0{,}7L)\), т.е. \(x_0 = 0{,}4L\). Сопротивление \[R_0 = \frac{U(0{,}7L)-U(0{,}4L)}{I} = \frac{2{,}0 - 0{,}6}{0{,}01}\ \text{Ом} = 140\ \text{Ом}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи