avtalux527
?>

Сопротивление параллельно соединённых одинаковых равно 5 ом. определите сопротивление одного проводника.

Физика

Ответы

Aleksandrovich1415
Дано   r=5   r1=r2 r1 -? 1/r=1/r1+1r2=2/r1 r1=2*r=2*5=10 ом ответ   r1=r2=10 ом
Lopatkin_Shchepak174

1) Заметим, что какая бы ни была цепочка, если сопротивления всех ее звеньев увеличить вдвое, ее эквивалентное сопротивление также возрастет вдвое.

Заметим что наша цепочка это резистор r, резистор r и паралелльно к нему присоединенная такая же бесконечная цепочка, но с удвоенным сопротивлением, и еще резистор r

Поэтому

\displaystyle R = 2r + \frac{2Rr}{2R+r}\\(R-2r)(2R+r) = 2Rr\\R^2-5Rr-2r^2 = 0\\D = 33r^2\\R = \frac{5+\sqrt{33}}{2}r

2) Обозначим ток, ушедший в первый горизонтальный резистор как A1, а ток ушедший в первый вертикальный резистор как B1, во второй горизонтальный A2, во второй вертикальный B2 и т д. Для любого звена с номером n имеем два правила Кирхгофа

A_n = B_{n+1}+A_{n+1}\\-B_n + A_n + B_{n+1}=0

Отсюда

A_{n+1} = 2A_n - B_n\\B_{n+1} = B_n-A_n

Посчитаем несколько первых звеньев по полученному правилу

A_2 = (3k-1)I;\quad B_2 = (1-2k)I\\A_3 = (8k-3)I;\quad B_3 = (2-5k)I\\A_4 = (21k-8)I;\quad B_4 = (5-13k)I\\A_5 = (55k-21)I;\quad B_5 = (13-34k)I

Заметим что коэффициенты при k в скобках и свободные члены это все числа Фибоначчи! Причем множитель при k это число Фибоначчи с номером на 2 большим, чем соответствующий свободный член.

При стремлении n к бесконечности, отношение коэффициента при k и свободного члена стремится (как отношение двух чисел Фибоначчи с номерами n и n+2) к Ф^2, где число Ф = (1+√5)/2 - золотое сечение. Если k не будет равен 1/Ф^2, мы получим в итоге неограниченный рост токов при стремлении n к бесконечности, чего не может быть. Для компенсации растущих чисел Фибоначчи мы понимаем что k может быть только равен 1/Ф^2.

Теперь вспомним про два крайних резистора и посчитаем перепад напряжения от A к B идя по нижнему контуру. Заметим, что по последнему вертикальному резистору равен полному току I, так как через бесконечную горизонтальную цепочку к "последнему" резистору ничего не притечет, и все будет течь по нижнему контуру. Полный ток течет также через самые крайние резисторы. Поэтому

U = IR + (1-k)IR + IR +IR = (4-k)IR\\R_\text{eff} = U/I = (4-k)R = (4-\frac{(\sqrt{5}-1)^2}{4})R = \frac{5+\sqrt{5}}{2} R

fullhouse9991

Будем считать все токи установившимися.

Какие-то сопротивления источников r_1 и r_2 мы все-таки будем пока полагать пока ненулевыми, иначе довольно быстро наткнемся на невыполнение законов Кирхгофа. Обозначим токи, текущие через источники слева направо как I_1  и I_2, а падение напряжения на элементе за U. Если учтем сопротивления, получим что

-2\mathcal{E}+I_2r_2 + (I_1+I_2)R + U = 0\\\\-2\mathcal{E}+I_2r_2 - \mathcal{E} - I_1r_1 = 0

Перегруппируем:

I_1r_1-I_2r_2 = -3\mathcal{E}\\I_1R+ I_2(R+r_2) = 2\mathcal{E}-U

Решим систему (это легко)

I_1 = [-3\mathcal{E}(R+r_2) + r_2(2\mathcal{E}-U)]/[r_1(R+r_2)+r_2R]\\I_2 = [(2\mathcal{E}-U)r_1 + 3\mathcal{E}R]/[r_1(R+r_2)+r_2R]\\

Суммарный ток

I_1+I_2 = [(2\mathcal{E}-U)r_1-r_2(U+\mathcal{E})]/[r_1(R+r_2)+r_2R]

Полагая для простоты r_1 и r_2 одинаковыми и стремящимися к нулю, откинем очень малое слагаемое r_1r_2 в знаменателе, после чего получим

I_1+I_2\approx (\mathcal{E}-2U)/(2R) = 2 - U/5

Проводим на графике эту прямую и ищем ее точку пересечения с ВАХ, это получаются две точки с токами 1.8 A или 0.2 A

Так как мы не знаем предыстории подключения, мы однозначно не можем сказать какой режим установился, так что возможны оба ответа

Ответить на вопрос

Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос:

Сопротивление параллельно соединённых одинаковых равно 5 ом. определите сопротивление одного проводника.
Ваше имя (никнейм)*
Email*
Комментарий*

Популярные вопросы в разделе

Aleksandr740
Маргарита595
kruttorg
Olga_Vyacheslavovich1054
Баканова1415
xarfagr
arnaut-anna
happych551
mbykovskiy
toprussianevent
Nazaruk_Kodochigov
Lenuschakova1982316
vorota-grupp
uzunanna19922488
abahtina582