Задача по физике Проволочное кольцо включено в цепь, в которой течет ток 9 а. Контакты делят длину кольца в отношении 1 :2. При этом в кольце выделяется мощность 108 вт. Какая мощность выделялась бы (при том же токе во внешней цепи), если бы контакты были расположены по диаметру кольца ?
Для решения задачи будем использовать формулу для выделяемой мощности в проводнике:
P=I2R, P = I^2 R, P=I2R,
где P P P — мощность, I I I — ток, а R R R — сопротивление.
Определим сопротивление кольца с делением на части 1:2.
Пусть полное сопротивление кольца R R R. По условию, длина кольца делится по отношению 1:2, что означает, что одна часть кольца 1часть1 часть1часть имеет длину 13L \frac{1}{3}L 31L, а другая часть 2части2 части2части — 23L \frac{2}{3}L 32L.
Сопротивления частей кольца:
Для части R1 R_1 R1длина(13L)длина ( \frac{1}{3}L )длина(31L): R1=13R. R_1 = \frac{1}{3} R. R1=31R.
Для части R2 R_2 R2длина(23L)длина ( \frac{2}{3}L )длина(32L): R2=23R. R_2 = \frac{2}{3} R. R2=32R.
Эти две части соединены последовательно, и общее сопротивление Rs R_s Rs: Rs=R1+R2=13R+23R=R. R_s = R_1 + R_2 = \frac{1}{3} R + \frac{2}{3} R = R. Rs=R1+R2=31R+32R=R.
Мощность, выделяющаяся в этом случае:
P=I2R=92R=81R. P = I^2 R = 9^2 R = 81 R. P=I2R=92R=81R.
У нас по условию задачи: 81R=108⇒R=10881=43 Ω. 81 R = 108 \Rightarrow R = \frac{108}{81} = \frac{4}{3} \, \Omega. 81R=108⇒R=81108=34Ω.
Теперь определим мощность, когда контакты расположены по диаметру кольца:
При этом варианте длина кольца пополам, и кольцо делится на две равные части. Сопротивление каждой части: R′=12R. R' = \frac{1}{2} R. R′=21R.
Общее сопротивление при данном делении: Rs′=R′+R′=12R+12R=R. R_s' = R' + R' = \frac{1}{2} R + \frac{1}{2} R = R. Rs′=R′+R′=21R+21R=R.
Т.о. мощность будет: P′=I2Rs′=I2R=92R=81R. P' = I^2 R_s' = I^2 R = 9^2 R = 81 R. P′=I2Rs′=I2R=92R=81R.
Заменяя R R R: P′=81⋅43=108 Вт P' = 81 \cdot \frac{4}{3} = 108 \, Вт P′=81⋅34=108Вт.
Таким образом, мощность, выделяющаяся при другом расположении контактов, останется такой же и составит 108 Вт.
Для решения задачи будем использовать формулу для выделяемой мощности в проводнике:
P=I2R, P = I^2 R, P=I2R,
где P P P — мощность, I I I — ток, а R R R — сопротивление.
Определим сопротивление кольца с делением на части 1:2.Пусть полное сопротивление кольца R R R. По условию, длина кольца делится по отношению 1:2, что означает, что одна часть кольца 1часть1 часть1часть имеет длину 13L \frac{1}{3}L 31 L, а другая часть 2части2 части2части — 23L \frac{2}{3}L 32 L.
Сопротивления частей кольца:
Для части R1 R_1 R1 длина(13L)длина ( \frac{1}{3}L )длина(31 L):
R1=13R. R_1 = \frac{1}{3} R. R1 =31 R.
Для части R2 R_2 R2 длина(23L)длина ( \frac{2}{3}L )длина(32 L):
R2=23R. R_2 = \frac{2}{3} R. R2 =32 R.
Эти две части соединены последовательно, и общее сопротивление Rs R_s Rs :
Мощность, выделяющаяся в этом случае: P=I2R=92R=81R. P = I^2 R = 9^2 R = 81 R. P=I2R=92R=81R.Rs=R1+R2=13R+23R=R. R_s = R_1 + R_2 = \frac{1}{3} R + \frac{2}{3} R = R. Rs =R1 +R2 =31 R+32 R=R.
У нас по условию задачи:
Теперь определим мощность, когда контакты расположены по диаметру кольца:81R=108⇒R=10881=43 Ω. 81 R = 108 \Rightarrow R = \frac{108}{81} = \frac{4}{3} \, \Omega. 81R=108⇒R=81108 =34 Ω.
При этом варианте длина кольца пополам, и кольцо делится на две равные части. Сопротивление каждой части:
R′=12R. R' = \frac{1}{2} R. R′=21 R.
Общее сопротивление при данном делении:
Rs′=R′+R′=12R+12R=R. R_s' = R' + R' = \frac{1}{2} R + \frac{1}{2} R = R. Rs′ =R′+R′=21 R+21 R=R.
Т.о. мощность будет:
P′=I2Rs′=I2R=92R=81R. P' = I^2 R_s' = I^2 R = 9^2 R = 81 R. P′=I2Rs′ =I2R=92R=81R.
Заменяя R R R:
P′=81⋅43=108 Вт P' = 81 \cdot \frac{4}{3} = 108 \, Вт P′=81⋅34 =108Вт.
Таким образом, мощность, выделяющаяся при другом расположении контактов, останется такой же и составит 108 Вт.