Задачи › Вычисление сопротивлений, симметрия, бесконечные цепочки

Три проволочных кольца

  1. Три проволочных кольца

    Росатом 2021/22, 8 кл.
    6/10

    Спаяли три проволочных окружности одинакового радиуса, сделанных из одинакового провода, расположив их под прямыми углами друг к другу (см. рис.). Сопротивление провода, из которого сделана каждая окружность, равно \(R\). Окружности включили в электрическую цепь за две соседних точки пересечения окружностей (точки А и В на рисунке). Найти сопротивление этой цепи. В точках пересечения проводов между ними есть электрические контакты.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(R_{\text{об}} = \dfrac{5}{48}\,R\).

    Решение

    Каждая окружность точками пересечения делится на четыре дуги, каждая из которых имеет сопротивление \(R/4\). Точки пересечения (шесть точек, по две на каждом диаметре) вместе с дугами образуют сеть, в которой каждая точка соединена дугами с четырьмя соседними. Такая сеть — это рёбра октаэдра, каждое ребро которого является дугой с сопротивлением \(R/4\).

    Цепь симметрична относительно плоскости, проходящей через середину отрезка АВ и ось симметрии рисунка. Токи в «входящих» и «выходящих» проводах, симметричных относительно этой плоскости, одинаковы, поэтому перетекания зарядов в точках пересечения проводов между симметричными участками нет, и разрывы цепи в точках пересечения, лежащих на плоскости симметрии, не меняют распределения токов. После разрывов цепь становится неразветвлённой и сводится к последовательно-параллельному соединению резисторов \(R/4\).

    Сопротивление сети между соседними вершинами октаэдра, составленной из одинаковых рёбер сопротивления \(r\), равно \(\dfrac{5}{12}\,r\). При \(r = R/4\) получаем \[R_{\text{об}} = \frac{5}{12}\cdot\frac{R}{4} = \frac{5}{48}\,R.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи