Задачи › Диоды и резисторы

Два диода и два резистора на переменном токе

  1. Два диода и два резистора на переменном токе

    ИОШ 2015/16, 11 кл.
    3/10

    Цепочку из трёх резисторов \(r_1 = R\), \(r_2 = R\), \(r_3 = 2R\) и двух идеальных диодов подключили к источнику переменного напряжения с амплитудой \(U_0\) (см. рисунок). Найти среднюю тепловую мощность, которая будет выделяться на каждом резисторе за большое время. Идеальный диод проводит электрический ток в одном направлении – в направлении стрелочки в обозначении диода. Провода сопротивления не имеют.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    В одну половину периода диоды пропускают ток, и резисторы включены последовательно, в другую – один из диодов закрыт, и цепь работает иначе. Найдите мощность на каждом резисторе в каждой половине периода, затем усредните.

    Ответ

    \(P_{1,\text{ср}} = \dfrac{17\,U_0^2}{64R}\);  \(P_{2,\text{ср}} = \dfrac{17\,U_0^2}{64R}\);  \(P_{3,\text{ср}} = \dfrac{9\,U_0^2}{64R}\).

    Решение

    В зависимости от полярности приложенного напряжения цепь имеет один из двух видов, показанных на рисунке. В течение половины времени (левый рисунок) резисторы включены последовательно, и на них выделяется мощность \[P_{1,1} = \frac{U_0^2 r_1}{2(r_1+r_2+r_3)^2} = \frac{U_0^2}{32R}, \quad P_{2,1} = \frac{U_0^2 r_2}{2(r_1+r_2+r_3)^2} = \frac{U_0^2}{32R}, \quad P_{3,1} = \frac{U_0^2 r_3}{2(r_1+r_2+r_3)^2} = \frac{U_0^2}{16R}\] (двойка в знаменателе — из-за действующего значения напряжения). В течение второй половины времени (правый рисунок) резисторы включены параллельно и \[P_{1,2} = \frac{U_0^2}{2R}, \quad P_{2,2} = \frac{U_0^2}{2R}, \quad P_{3,2} = \frac{U_0^2}{4R}.\]

    Рисунок

    Поэтому за большое время на резисторах выделяются средние мощности \[P_{1,\text{ср}} = \frac{P_{1,1}+P_{1,2}}{2} = \frac{17U_0^2}{64R}, \quad P_{2,\text{ср}} = \frac{P_{2,1}+P_{2,2}}{2} = \frac{17U_0^2}{64R}, \quad P_{3,\text{ср}} = \frac{P_{3,1}+P_{3,2}}{2} = \frac{9U_0^2}{64R}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи