Проволочный куб
3/10Проволочный каркас куба образован двенадцатью одинаковыми отрезками провода сопротивлением \(R = 6\) Ом каждый. К двум вершинам каркаса подключён идеальный источник питания с ЭДС \(\mathcal{E} = 12\) В (см. рисунок).

Найдите эквивалентное сопротивление между вершинами, к которым подключён источник. Ответ выразите в Ом, округлив до десятых долей.
Определите ток через источник. Ответ выразите в А, округлив до десятых долей.
Найдите количество теплоты, которое выделится за время \(\tau = 60\) с в одном из трёх рёбер, исходящих из вершины, подключённой к положительному полюсу источника. Ответ выразите в Дж, округлив до целого числа.
За какое время во всём каркасе выделится теплота \(Q = 2{,}3\cdot10^2\) Дж? Ответ выразите в с, округлив до десятых долей.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаПодключение по пространственной диагонали куба симметрично: токи в трёх рёбрах, выходящих из вершины, одинаковы, и так же одинаковы токи в трёх рёбрах, входящих в противоположную вершину.
Ответ8) \(5{,}0\) Ом; 9) \(2{,}4\) А; 10) \(230\) Дж; 11) \(8{,}0\) с.
РешениеПо симметрии при подключении по пространственной диагонали узлы, лежащие на одинаковом расстоянии от источника, имеют одинаковый потенциал, поэтому каркас эквивалентен цепочке из трёх групп параллельных рёбер: \(R_{\text{экв}} = \dfrac{R}{3} + \dfrac{R}{6} + \dfrac{R}{3} = \dfrac{5R}{6} = 5{,}0\) Ом. Ток через источник \(I = \dfrac{\mathcal{E}}{R_{\text{экв}}} = \dfrac{12}{5} = 2{,}4\) А. В каждом из трёх рёбер, выходящих из вершины, ток \(I/3 = 0{,}8\) А, теплота за \(60\) с: \(Q_1 = \left(\dfrac{I}{3}\right)^2 R\tau = 0{,}64\cdot6\cdot60 \approx 230\) Дж. Полная мощность источника \(P = \mathcal{E} I = 28{,}8\) Вт, поэтому теплота \(Q = 2{,}3\cdot10^2\) Дж выделится за \(\tau = \dfrac{230}{28{,}8} \approx 8{,}0\) с.
Похожие задачи
- Сопротивление цепи ИОШ 2015/16, 9-10 кл.
- Сопротивление цепи по схеме Курчатов 2015/16, 9 кл.
- Сопротивление сложенной проволоки «Бельчонок» 2021/22, 9 кл.
- Амперметр и ключ в цепи из трёх резисторов Курчатов 2013/14, 10 кл.
- Цепь из четырёх резисторов Курчатов 2013/14, 9 кл.
- Сопротивление цепи (кОм) Курчатов 2015/16, 10 кл.