В цепи с аккумуляторной батареей, имеющей э.д.с. E=37,5 В и внутреннее сопротивление r=0,6 Ом, подключены резисторы с сопротивлениями R1=2,4 Ом, R2=4,8 Ом и R3=7,2 Ом. Как можно вычислить ток в цепи, напряжения на выводах аккумуляторной батареи и резисторов, а также мощность источника энергии, его к.п.д. и мощность всех потребителей?
ФизикаКолледжЭлектрические цепиток в цепинапряжение на выводахмощность источникаК.П.Д.резисторывнутреннее сопротивлениеаккумуляторная батарея
Для решения данной задачи, давайте последовательно выполним все необходимые шаги. Мы будем использовать законы электрических цепей, такие как закон Ома и закон Кирхгофа.
Шаг 1: Определение эквивалентного сопротивления цепиСначала необходимо определить общее сопротивление цепи. В данном случае резисторы R1, R2 и R3 подключены последовательно. Общее сопротивление R можно вычислить по формуле:
Подставим значения:
Теперь добавим внутреннее сопротивление аккумулятора:
Теперь, когда мы знаем общее сопротивление цепи, можем вычислить ток I с помощью закона Ома:
Подставим значения:
Напряжение на выводах аккумулятора U можно вычислить по формуле:
Подставим значения:
Теперь вычислим напряжение на каждом резисторе с помощью закона Ома:
Мощность P источника энергии можно вычислить по формуле:
Подставим значения:
Полезная мощность P_полезная, которая расходуется на резисторах, вычисляется как:
Коэффициент полезного действия (к.п.д.) можно вычислить по формуле:
Подставим значения:
Общая мощность всех потребителей равна полезной мощности, которую мы уже вычислили:
Таким образом, мы получили все необходимые значения: ток в цепи, напряжения на аккумуляторе и резисторах, мощность источника энергии, его к.п.д. и мощность всех потребителей.