Два диода и два резистора на переменном токе
3/10Цепочку 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.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаВ 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\(P_{1,\text{ср}} = \dfrac{17\,U_0^2}{64R}\); \(P_{2,\text{ср}} = \dfrac{17\,U_0^2}{64R}\); \(P_{3,\text{ср}} = \dfrac{9\,U_0^2}{64R}\).
РешениеВ 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 \[P_{1,2} = \frac{U_0^2}{2R}, \quad P_{2,2} = \frac{U_0^2}{2R}, \quad P_{3,2} = \frac{U_0^2}{4R}.\]

Поэтому за большое время на резисторах выделяются средние мощности \[P_{1,\text{ср}} = \frac{P_{1,1}+P_{1,2}}{2} = \frac{17U_0^2}{64R}, \quad P_{2,\text{ср}} = \frac{P_{2,1}+P_{2,2}}{2} = \frac{17U_0^2}{64R}, \quad P_{3,\text{ср}} = \frac{P_{3,1}+P_{3,2}}{2} = \frac{9U_0^2}{64R}.\]
Похожие задачи
- Чёрный ящик ВсОШ 2013/14, 10 кл.
- Диод и четыре резистора Курчатов 2017/18, 10 кл.
- Диод последовательно с лампой МОШ 2018/19, 11 кл.
- Диод с резистором ИОШ 2023/24, 11 кл.
- Два диода с резисторами ИОШ 2024/25, 9 кл.
- Диод, резисторы и вольтметр ИОШ 2024/25, 11 кл.