Перегоревшая лампа на палубе
6/10Для освещения палубы использовались лампы, подключенные к аккумулятору напряжением \(60\) В по схеме, изображенной на рисунке.
Когда лампа \(A\) перегорела, Максим не нашел запасную и, чтобы устранить разрыв в цепи, просто соединил контакты в месте крепления лампы. Определите, на сколько ватт изменилась общая мощность освещения палубы.
Сопротивлением проводов и контактов можно пренебречь, все лампы одинаковы и их сопротивление равно \(10\) Ом.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаЕсть ли в каждом блоке из пяти ламп ветвь, по которой не течёт ток? Симметрия напряжений на средней лампе подскажет ответ.
ОтветМощность освещения увеличилась на \(60\) Вт.
РешениеВ блоке из пяти ламп по симметрии напряжения в точках \(C\) и \(D\) одинаковы при подключении блока к точкам \(A\) и \(B\), поэтому лампа \(CD\) не пропускает ток и её можно убрать. Тогда блок состоит из двух ветвей по две лампы, и его сопротивление \(R_{бл} = \dfrac{1}{2}\cdot 2R_л = R_л\).
До перегорания лампы цепь состоит из двух параллельных ветвей: верхней (блок, лампа \(A\), блок) с сопротивлением \(3R_л\) и нижней (три блока подряд) с сопротивлением \(3R_л\). Общее сопротивление \(R_{до} = \dfrac{1}{2}\cdot 3R_л = 1{,}5R_л = 15\) Ом.
После перегорания лампа \(A\) заменена проводом, и верхняя ветвь состоит из двух блоков, \(2R_л\). Тогда \(\dfrac{1}{R_{после}} = \dfrac{1}{2R_л} + \dfrac{1}{3R_л}\), откуда \(R_{после} = \dfrac{6}{5}R_л = 12\) Ом.
Мощность \(N = U^2/R\): \(N_{до} = \dfrac{60^2}{15} = 240\) Вт, \(N_{после} = \dfrac{60^2}{12} = 300\) Вт. Мощность освещения увеличилась на \(\Delta N = 300 - 240 = 60\) Вт.
Похожие задачи
- Резисторы «треугольником» МОШ 2010/11, 9 кл.
- Четыре резистора со звезды МОШ 2010/11, 9 кл.
- Проволочный куб ВсОШ 2010/11, 9 кл.
- Серый ящик ВсОШ 2010/11, 10 кл.
- Сопротивления с ключом СПбГУ 2010/11, 10 кл.
- Сопротивления с ключом СПбГУ 2010/11, 11 кл.