Сопротивление резисторов R₁ = 1 Ом; R: 10 Ом; R, 10 Ом: R₁ = 4 Ом. ЭДС источника равна 1,2 В, его внутреннее сопротивление 2 Ом. Определите:...
Условие:
Сопротивление резисторов R₁ = 1 Ом; R: 10 Ом; R, 10 Ом: R₁ = 4 Ом. ЭДС источника равна 1,2 В, его внутреннее сопротивление 2 Ом. Определите: А) Силу тока в цепи В) Ток короткого замыкания С) Напряжение на сопротивлении R; D) КПД источника Е) Количество теплоты, выделившееся на 3 резисторе за 2 мин.
Решение:
Для решения данной задачи, воспользуемся законом Ома, законом Кирхгофа и формулой для расчета мощности.
А) Сила тока в цепи: Сумма сопротивлений в цепи: R₁ + R + R = 1 Ом + 10 Ом + 10 Ом = 21 Ом Используя закон Ома, можем найти силу тока в цепи: I = U / R, где U - ЭДС источника, R - суммарное сопротивление цепи. I = 1.2 В / 21 Ом ≈ 0.057 А
Б) Ток короткого замыкания: Ток короткого замыкания равен силе тока в цепи, так как в этом случае сопротивление внутреннего источника тока игнорируется. То есть, ток короткого замыкания также равен 0.057 А.
В) Напряжение на сопротивлении R: Для расчета напряжения на сопротивлении R, воспользуемся определением напряжения: U = I * R, где I - сила тока, R - сопротивление. U = 0.057 А * 10 Ом = 0.57 В
Г) КПД источника: КПД (коэффициент полезного действия) источника можно рассчитать по формуле: η = Pполезная / Pпотребляемая, где Pполезная - полезная мощность, Pпотребляемая - потребляемая мощность. Полезная мощность равна произведению силы тока в цепи на напряжение на сопротивлении R: Pполезная = I * U = 0.057 А * 0.57 В = 0.03249 Вт Потребляемая мощность равна произведению силы тока в цепи на ЭДС источника: Pпотребляемая = I * U = 0.057 А * 1.2 В = 0.0684 Вт Тогда, КПД источника равен: η = 0.03249 Вт / 0.0684 Вт ≈ 0.475 (или 47.5%)
Д) Количество теплоты, выделившееся на 3 резисторе за 2 минуты: Для расчета количества теплоты, воспользуемся формулой: Q = P * t, где Q - количество теплоты, P - мощность, t - время. Мощность на резисторе R равна: P = I² * R = (0.057 А)² * 10 Ом = 0.03249 Вт Время равно 2 минуты, или 120 секунд. Тогда, количество теплоты на резисторе R за 2 минуты равно: Q = 0.03249 Вт * 120 сек = 3.8988 Дж (джоуля)
Итак, ответы на задачу: А) Сила тока в цепи: 0.057 А Б) Ток короткого замыкания: 0.057 А В) Напряжение на сопротивлении R: 0.57 В Г) КПД источника: 0.475 (или 47.5%) Д) Количество теплоты, выделившееся на 3 резисторе за 2 минуты: 3.8988 Дж (джоуля)
