Задачи › Вычисление сопротивлений, симметрия, бесконечные цепочки

Гвозди и источник напряжения

  1. Гвозди и источник напряжения

    «Надежда энергетики» 2015/16, 9 кл.
    6/10

    В деревянную доску забито 2016 гвоздей. Каждый гвоздь соединён с каждым из оставшихся 2015 гвоздей проводниками с одинаковыми сопротивлениями. Сопротивление электрической цепи между любыми двумя гвоздями равно 1 Ом. Клеммы идеального источника с напряжением \(20{,}16\) В подключают к первому и 2016-му гвоздям. Какое количество теплоты выделится в проводнике, соединяющем эти гвозди, за 100 секунд? Сопротивление гвоздей не учитывать.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сначала найдите сопротивление \(R_0\) одного проводника, используя симметрию схемы, как в предыдущих задачах. Затем определите напряжение на этом проводнике.

    Ответ

    \(Q = 40{,}32\) Дж.

    Решение
    Рисунок

    Сопротивление между любыми двумя гвоздями не зависит от расположения остальных гвоздей. Если придать схеме симметричный вид (см. рис.) и подключить источник к точкам 1 и 2, то точки 3, 4, 5, … будут иметь одинаковые потенциалы. Поэтому сопротивления проводников между точками 3, 4, 5, … можно не учитывать. В результате получается параллельное соединение 2014 одинаковых ветвей, сопротивление каждой из которых равно \(2R_0\), и одного проводника с сопротивлением \(R_0\): \[\frac{1}{R_x} = \frac{1}{R_0} + \frac{2014}{2R_0} = \frac{1008}{R_0}; \qquad R_x = \frac{R_0}{1008} = 1;\quad R_0 = 1008~\text{Ом}.\] Количество теплоты, которое выделяется в цепи, будет определяться как \[Q = \frac{U^2}{R_0}\,\Delta t = \frac{20{,}16^2\cdot 100}{1008} = 40{,}32~\text{Дж}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи