--> 2.18. Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷. Ôèçèêà 10-11 êë.
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ýëåêòðîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10-11 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 2. Ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê

 


§ 2.18. Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ (îêîí÷àíèå)

Çàäà÷à 6

Íàéäèòå ñèëû òîêîâ â êàæäîé âåòâè ýëåêòðè÷åñêîé öåïè, ñõåìà êîòîðîé ïîêàçàíà íà ðèñóíêå 2.65. 1 = 6,5 Â; 2 = 3,9 Â; R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = 10 Îì. Âíóòðåííèå ñîïðîòèâëåíèÿ èñòî÷íèêîâ íå ó÷èòûâàòü.

Ðåøåíèå. Çàäàäèì ïðîèçâîëüíî íàïðàâëåíèÿ òîêîâ (ñì. ðèñ. 2.65). Ïðèìåíèì ïåðâîå ïðàâèëî Êèðõãîôà äëÿ óçëîâ b, h è f (äëÿ óïðîùåíèÿ çàïèñåé ìîäóëè ñèë òîêîâ îáîçíà÷èì áóêâàìè I1, I2, I3 è ò. ä.):

Òåïåðü ïðèìåíèì âòîðîå ïðàâèëî Êèðõãîôà äëÿ êîíòóðîâ. Âûáåðåì ïðîèçâîëüíî íàïðàâëåíèå îáõîäà êîíòóðîâ: êîíòóðà abƒg — ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå; êîíòóðà bcdh — ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè è êîíòóðà hdeƒ — ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå (è çäåñü äëÿ óïðîùåíèÿ çàïèñåé ìîäóëè ÝÄÑ èñòî÷íèêîâ îáîçíà÷èì áóêâàìè 1 è 2):

Ó÷èòûâàÿ, ÷òî R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R, ïîëó÷èì â èòîãå ñëåäóþùóþ ñèñòåìó óðàâíåíèé:

Ðåøåíèå òàêîé ñèñòåìû óðàâíåíèé òðåáóåò òåðïåíèÿ è âíèìàòåëüíîñòè. Ðåøèì ýòó ñèñòåìó ïîñëåäîâàòåëüíûì èñêëþ÷åíèåì íåèçâåñòíûõ âåëè÷èí.

Èç ïîñëåäíåãî óðàâíåíèÿ ñèñòåìû (2.18.6) íàõîäèì I5 = I3 - I4. Ïîäñòàâèâ çíà÷åíèå I5 â òðåòüå óðàâíåíèå, ïîëó÷èì ñèñòåìó:

Èç òðåòüåãî óðàâíåíèÿ ñèñòåìû (2.18.8) íàõîäèì Ïîäñòàâèâ ýòî çíà÷åíèå òîêà âî âòîðîå è ÷åòâåðòîå óðàâíåíèÿ, ïîëó÷èì ñèñòåìó:

Èç ïåðâîãî óðàâíåíèÿ ñëåäóåò: I3 = I1 + I2. Ïîñëå ïîäñòàíîâêè çíà÷åíèÿ òîêà I3 âî âòîðîå è òðåòüå óðàâíåíèÿ ïîëó÷àåì:

Íàêîíåö, èç âòîðîãî óðàâíåíèÿ íàõîäèì è ïîäñòàâëÿåì â ïåðâîå óðàâíåíèå. Ýòî äàåò

Îòðèöàòåëüíûå çíà÷åíèÿ ñèë òîêîâ I2, I4 è I6 îçíà÷àþò, ÷òî ïðè äàííûõ çíà÷åíèÿõ ÝÄÑ è ñîïðîòèâëåíèé ýòè òîêè èìåþò íàïðàâëåíèÿ, ïðîòèâîïîëîæíûå óêàçàííûì íà ðèñóíêå.

Çàäà÷à 7

Áàòàðåÿ ñîñòîèò èç N ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ èñòî÷íèêîâ òîêà (ðèñ. 2.66). Îïðåäåëèòå ÝÄÑ è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå èñòî÷íèêà òîêà, ýêâèâàëåíòíîãî ýòîé áàòàðåå.

Ðåøåíèå. Îáîçíà÷èì ÝÄÑ ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ èñòî÷íèêîâ ÷åðåç 1, 2, ..., N, à èõ âíóòðåííèå ñîïðîòèâëåíèÿ — ÷åðåç r1, r2, ..., rN Çàìêíåì ïîëþñà äàííîé áàòàðåè íà ðåçèñòîð ñîïðîòèâëåíèåì R, òîãäà ïî öåïè ïîéäåò òîê. Ñèëó òîêà â îòäåëüíûõ âåòâÿõ îáîçíà÷èì ÷åðåç I1, I2, ..., IN, à â ðåçèñòîðå — ÷åðåç I.

Ïðèìåíèâ çàêîí Îìà (2.15.3) äëÿ ó÷àñòêà öåïè, ñîäåðæàùåãî ÝÄÑ, äëÿ êàæäîé âåòâè (ñì. ðèñ. 2.66), ïîëó÷èì:

Ñîãëàñíî ïåðâîìó ïðàâèëó Êèðõãîôà

Ïóñòü è r — ñîîòâåòñòâåííî ÝÄÑ è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå èñòî÷íèêà, ýêâèâàëåíòíîãî äàííîé áàòàðåå. Òîãäà, çàìåíèâ áàòàðåþ ýêâèâàëåíòíûì åé èñòî÷íèêîì, áóäåì èìåòü:

Ñðàâíèâàÿ âûðàæåíèÿ (2.18.11) è (2.18.12), âèäèì, ÷òî

Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïàðàëëåëüíîì ñîåäèíåíèè íåñêîëüêèõ èñòî÷íèêîâ òîêà ïîëó÷åííóþ áàòàðåþ ìîæíî çàìåíèòü ýêâèâàëåíòíûì èñòî÷íèêîì òîêà, ÝÄÑ êîòîðîãî ε è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå r ìîæíî íàéòè èç ôîðìóë (2.18.13) è (2.18.14).

Åñëè âñå èñòî÷íèêè òîêà îäèíàêîâû è ñîåäèíåíû îäíîèìåííûìè ïîëþñàìè, òî èç ôîðìóë (2.18.13) è (2.18.14) ñëåäóåò, ÷òî

ãäå á è rá — ÝÄÑ è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå áàòàðåè, à ý è rý — ÝÄÑ è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå îäíîãî ýëåìåíòà.

Çàäà÷à 8

Ìîæíî ëè ñ ïîìîùüþ 24 àêêóìóëÿòîðîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ èìååò ÝÄÑ 0 = 2  è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå r — 0,3 Îì, ñîåäèíÿÿ èõ â îòäåëüíûå îäèíàêîâûå ãðóïïû, ïîëó÷èòü âî âíåøíåé öåïè ñîïðîòèâëåíèåì R = 0,2 Îì ñèëó òîêà I = 21 À?

Ðåøåíèå. Âîçìîæíû äâà ñïîñîáà ñîåäèíåíèÿ àêêóìóëÿòîðîâ. Ìîæíî âíóòðè îòäåëüíûõ ãðóïï ñîåäèíèòü àêêóìóëÿòîðû ïîñëåäîâàòåëüíî, à ñàìè ãðóïïû — ïàðàëëåëüíî, èëè æå, íàîáîðîò, âíóòðè ãðóïïû — ïàðàëëåëüíî, à ñàìè ãðóïïû — ïîñëåäîâàòåëüíî.

Îáîçíà÷èì ÷åðåç N ïîëíîå ÷èñëî àêêóìóëÿòîðîâ, à ÷åðåç n — ÷èñëî àêêóìóëÿòîðîâ âíóòðè îòäåëüíîé ãðóïïû. Òîãäà â ïåðâîì ñëó÷àå ñèëà òîêà ðàâíà:

òàê êàê ÝÄÑ îäíîé ãðóïïû ðàâíà n0, ñîïðîòèâëåíèå ãðóïïû nr, à ÷èñëî ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ ãðóïï

Ñèëà òîêà I1 äîñòèãíåò ìàêñèìóìà, êîãäà çíà÷åíèå çíàìåíàòåëÿ áóäåò ìèíèìàëüíûì.

Äëÿ íàõîæäåíèÿ ìèíèìóìà âûðàæåíèÿ âû÷òåì èç íåãî è äîáàâèì ê íåìó âûðàæåíèå Ïîëó÷èì:

Ýòî âûðàæåíèå ìèíèìàëüíî ïðè ò. å. ïðè Îíî ðàâíî (âûðàæåíèå â ñêîáêàõ ðàâíî íóëþ). Ñëåäîâàòåëüíî,

Îñóùåñòâèâ òàêèå æå ïðåîáðàçîâàíèÿ , êàê è â ïåðâîì ñëó÷àå, íàéäåì, ÷òî ñèëà òîêà äîñòèãàåò ìàêñèìóìà ïðè êîãäà çíàìåíàòåëü âûðàæåíèÿ (2.18.18) èìååò ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå, ðàâíîå

Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷èòü âî âíåøíåé öåïè ñèëó òîêà, ïðåâûøàþùóþ 20 À, íåâîçìîæíî.

<<< Ê íà÷àëó ïàðàãðàôà

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->