Задачи › Закон Ома, сопротивление

Проводящая лента в спирали

  1. Проводящая лента в спирали

    Всесибирская 2019/20, заключительный этап, 9 кл. · №25262

    На тонкую непроводящую ленту толщиной \(d_1\) и шириной \(h\) нанесено с одной стороны проводящее покрытие толщиной \(d_2\). Лента плотно свита в спираль c радиусом свитка \(r\) проводящим слоем наружу. Если щупы омметра прижать к противоположным торцам свитка (точки \(A\) и \(B\) на рис.), он показывает сопротивление \(R_1\). Какими будут показания омметра, если одним щупом коснуться центра свитка (точка \(C\)), а другим — его края (точка \(D\))? Краевыми эффектами пренебречь.

    Рисунок
    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Сравните сечение проводящего слоя в торце свитка с площадью торца, а длину ленты найдите из равенства объёмов ленты и свитка.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(R_2=R_1\dfrac{\pi^2r^4}{(d_1+d_2)^2h^2}\).

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    При первом измерении \(R_1=\dfrac{\rho h}{S}\), где \(\rho\) — удельное сопротивление, а \(S\) — площадь поперечного сечения проводящего покрытия. Площадь сечения проводника относится к площади торца свитка, как толщина покрытия к полной толщине ленты: \(S/(\pi r^2)=d_2/(d_1+d_2)\), таким образом \(R_1=\dfrac{\rho h(d_1+d_2)}{\pi r^2d_2}\).

    При втором измерении \(R_2=\dfrac{\rho L}{d_2h}\), где \(L\) — длина ленты.

    Длину ленты определим из равенства объёмов ленты и свитка: \(\pi r^2h=(d_1+d_2)hL\), откуда \(R_2=\dfrac{\rho\pi r^2}{(d_1+d_2)d_2h}\).

    Таким образом, \(R_2=R_1\dfrac{\pi^2r^4}{(d_1+d_2)^2h^2}\).

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиНашли ошибку?

Похожие задачи