В 9. Вариант 1В электрической цепи, схема которой представлена на рисунке, сопротивления резисторов
R1 = 26 Ом и
R2 = 3 Ом. Если мощность тока на внешнем участке цепи одинаковая как при замкнутом, так и при разомкнутом ключе, то внутреннее сопротивление
r источника постоянного тока равно ... Ом.
В 9. Вариант 2В электрической цепи, схема которой приведена на рисунке, сопротивления резисторов
R1 = 12 Ом и
R2 = 4,0 Ом. Если мощность тока на внешнем участке цепи одинаковая как при замкнутом, так и при разомкнутом ключе, то внутреннее сопротивление
r источника постоянного тока равно … Ом.
Решение.
Вариант 1Запишем закон Ома для полной цепи для первого случая. В первом случае на внешнем участке включен только один резистор
R2:
\[ \xi ={{I}_{1}}\cdot {{R}_{2}}+{{I}_{1}}\cdot r\ \ \ (1). \]
Во втором случае на внешнем участке два резистора соединены параллельно, найдем их общее сопротивление и запишем закон Ома для полной цепи:
\[ {{R}_{12}}=\frac{{{R}_{1}}\cdot {{R}_{2}}}{{{R}_{2}}+{{R}_{1}}}\ \ \ (2),\ \xi ={{I}_{2}}\cdot {{R}_{12}}+{{I}_{2}}\cdot r\ \ \ (3). \]
По условию задачи мощность тока на внешнем участке цепи одинаковая как при замкнутом, так и при разомкнутом ключе:
\[ {{P}_{1}}={{P}_{2}}\ \ \ (4),\ {{P}_{1}}=I_{1}^{2}\cdot {{R}_{2}}\ \ \ (5),\ {{P}_{2}}=I_{2}^{2}\cdot {{R}_{12}}\ \ \ (6). \]
Подставим (5) и (6) в (4) и выразим
I1:
\[ {{I}_{1}}={{I}_{2}}\cdot \sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{2}}}}\ \ \ (7). \]
Подставим (7) в (1), решим систему уравнений (1) и (3) и найдем
r:
\[ {{I}_{2}}\cdot \sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{2}}}}\cdot {{R}_{2}}+{{I}_{2}}\cdot \sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{2}}}}\cdot r={{I}_{2}}\cdot {{R}_{12}}+{{I}_{2}}\cdot r. \]
\[ r=\frac{{{R}_{2}}\cdot \sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{2}}}}-{{R}_{12}}}{1-\sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{2}}}}}=R_{2} \cdot \sqrt{\frac{R_{1} }{R_{1} +R_{2} } }, \]
r = 3 Ом.
Ответ: 3 Ом.
Вариант 2Запишем закон Ома для полной цепи для первого случая. В первом случае на внешнем участке включен только один резистор
R1:
\[ \xi ={{I}_{1}}\cdot {{R}_{1}}+{{I}_{1}}\cdot r\ \ \ (1). \]
Во втором случае на внешнем участке два резистора соединены параллельно, найдем их общее сопротивление и запишем закон Ома для полной цепи:
\[ {{R}_{12}}=\frac{{{R}_{1}}\cdot {{R}_{2}}}{{{R}_{2}}+{{R}_{1}}}\ \ \ (2),\ \xi ={{I}_{2}}\cdot {{R}_{12}}+{{I}_{2}}\cdot r\ \ \ (3). \]
По условию задачи мощность тока на внешнем участке цепи одинаковая как при замкнутом, так и при разомкнутом ключе:
\[ {{P}_{1}}={{P}_{2}}\ \ \ (4),\ {{P}_{1}}=I_{1}^{2}\cdot {{R}_{1}}\ \ \ (5),\ {{P}_{2}}=I_{2}^{2}\cdot {{R}_{12}}\ \ \ (6). \]
Подставим (5) и (6) в (4) и выразим
I1:
\[ {{I}_{1}}={{I}_{2}}\cdot \sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{1}}}}\ \ \ (7). \]
Подставим (7) в (1), решим систему уравнений (1) и (3) и найдем
r:
\[ {{I}_{2}}\cdot \sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{1}}}}\cdot {{R}_{1}}+{{I}_{2}}\cdot \sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{1}}}}\cdot r={{I}_{2}}\cdot {{R}_{12}}+{{I}_{2}}\cdot r. \]
\[ r=\frac{{{R}_{1}}\cdot \sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{1}}}}-{{R}_{12}}}{1-\sqrt{\frac{{{R}_{12}}}{{{R}_{1}}}}}=R_{1} \cdot \sqrt{\frac{R_{2} }{R_{1} +R_{2} } }, \]
r = 6 Ом.
Ответ: 6 Ом.