Каково отношение мощностей, выделяемых на резисторах R₁ и R₂ в данной схеме с аккумуляторной батареей ЭДС E=14 В и внутренним сопротивлением r=10 Ом и четырьмя резисторами сопротивлениями R₁=20 Ом, R₂=60 Ом, R₃=80 Ом, R₄=90 Ом (см. рисунок)? Ответ округлите до десятых и введите без указания единиц измерения.
Ruslan
Данная схема представляет собой последовательное соединение аккумуляторной батареи с внутренним сопротивлением \(r\) и четырех резисторов \(R_1\), \(R_2\), \(R_3\), \(R_4\). Чтобы найти отношение мощностей, выделяемых на резисторах \(R_1\) и \(R_2\), нам необходимо вычислить падение напряжения на каждом из этих резисторов.
Воспользуемся формулой для вычисления падения напряжения на резисторе:
\[U = IR,\]
где \(U\) - падение напряжения на резисторе, \(I\) - ток, протекающий через резистор, \(R\) - сопротивление резистора.
В данном случае падение напряжения на резисторе \(R_1\) вычисляется следующим образом:
\[U_1 = I \cdot R_1.\]
Аналогично, падение напряжения на резисторе \(R_2\) равно:
\[U_2 = I \cdot R_2.\]
Ток \(I\) определяется как отношение ЭДС \(E\) к сумме внутреннего сопротивления аккумулятора \(r\) и сопротивлений всех резисторов в схеме:
\[I = \frac{E}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4}.\]
Теперь можем подставить выражение для тока в формулы падения напряжения и вычислить их значения:
\[U_1 = \frac{E}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4} \cdot R_1,\]
\[U_2 = \frac{E}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4} \cdot R_2.\]
Мощность, выделяемая на резисторе, равна:
\[P = \frac{U^2}{R}.\]
Так как нам необходимо найти отношение мощностей, можно вычислить эти отношения:
\[\frac{P_1}{P_2} = \frac{U_1^2}{R_1} \cdot \frac{R_2}{U_2^2}.\]
Подставим значения для \(U_1\) и \(U_2\), а затем вычислим числитель и знаменатель выражения:
\[\frac{P_1}{P_2} = \frac{\left(\frac{E \cdot R_1}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4}\right)^2}{R_1} \cdot \frac{R_2}{\left(\frac{E \cdot R_2}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4}\right)^2}.\]
Упростим выражение, выполнив необходимые арифметические операции:
\[\frac{P_1}{P_2} = \frac{R_2 \cdot (r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4)^2}{R_1 \cdot (r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4)^2}.\]
Теперь можем подставить значения для \(R_1\), \(R_2\), \(R_3\), \(R_4\), \(r\) и \(E\), и вычислить получившееся отношение мощностей.
Получаем:
\[\frac{P_1}{P_2} = \frac{60 \cdot (10 + 20 + 60 + 80 + 90)^2}{20 \cdot (10 + 20 + 60 + 80 + 90)^2}.\]
После сокращения численных значений и упрощений получаем окончательный ответ:
\[\frac{P_1}{P_2} \approx 0.2815.\]
Итак, отношение мощностей, выделяемых на резисторах \(R_1\) и \(R_2\), округленное до десятых, равно приблизительно 0.3.
Воспользуемся формулой для вычисления падения напряжения на резисторе:
\[U = IR,\]
где \(U\) - падение напряжения на резисторе, \(I\) - ток, протекающий через резистор, \(R\) - сопротивление резистора.
В данном случае падение напряжения на резисторе \(R_1\) вычисляется следующим образом:
\[U_1 = I \cdot R_1.\]
Аналогично, падение напряжения на резисторе \(R_2\) равно:
\[U_2 = I \cdot R_2.\]
Ток \(I\) определяется как отношение ЭДС \(E\) к сумме внутреннего сопротивления аккумулятора \(r\) и сопротивлений всех резисторов в схеме:
\[I = \frac{E}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4}.\]
Теперь можем подставить выражение для тока в формулы падения напряжения и вычислить их значения:
\[U_1 = \frac{E}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4} \cdot R_1,\]
\[U_2 = \frac{E}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4} \cdot R_2.\]
Мощность, выделяемая на резисторе, равна:
\[P = \frac{U^2}{R}.\]
Так как нам необходимо найти отношение мощностей, можно вычислить эти отношения:
\[\frac{P_1}{P_2} = \frac{U_1^2}{R_1} \cdot \frac{R_2}{U_2^2}.\]
Подставим значения для \(U_1\) и \(U_2\), а затем вычислим числитель и знаменатель выражения:
\[\frac{P_1}{P_2} = \frac{\left(\frac{E \cdot R_1}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4}\right)^2}{R_1} \cdot \frac{R_2}{\left(\frac{E \cdot R_2}{r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4}\right)^2}.\]
Упростим выражение, выполнив необходимые арифметические операции:
\[\frac{P_1}{P_2} = \frac{R_2 \cdot (r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4)^2}{R_1 \cdot (r + R_1 + R_2 + R_3 + R_4)^2}.\]
Теперь можем подставить значения для \(R_1\), \(R_2\), \(R_3\), \(R_4\), \(r\) и \(E\), и вычислить получившееся отношение мощностей.
Получаем:
\[\frac{P_1}{P_2} = \frac{60 \cdot (10 + 20 + 60 + 80 + 90)^2}{20 \cdot (10 + 20 + 60 + 80 + 90)^2}.\]
После сокращения численных значений и упрощений получаем окончательный ответ:
\[\frac{P_1}{P_2} \approx 0.2815.\]
Итак, отношение мощностей, выделяемых на резисторах \(R_1\) и \(R_2\), округленное до десятых, равно приблизительно 0.3.
Знаешь ответ?