Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 704 RSS
←   Июль 2020   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Открыта: 14-07-2005

Автор
Калашников О.А.

Статистика

704 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

RFpro.ru: Консультации по физике


РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Лучшие эксперты в разделе

Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 944
∙ повысить рейтинг » 		Konstantin Shvetski
Статус: Академик
Рейтинг: 523
∙ повысить рейтинг » 		epimkin
Статус: Специалист
Рейтинг: 29
∙ повысить рейтинг »

∙ Физика

Номер выпуска:2419
Дата выхода:20.07.2020, 14:15
Администратор рассылки:Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)
Подписчиков / экспертов:172 / 80
Вопросов / ответов:1 / 1

Консультация # 199023: Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: Батарейка с E=4 В и r=1 Ом входит в состав неизвестной цепи. К полюсам батарейки подключён вольтметр. Вольтметр показывает 3,9 В. Ток через батарейку течёт от отрицательного полюса к положительному. Какое количество теплоты выделяется на внутреннем сопротивлении в секунду? В условиях предыдущей ...

Консультация # 199023:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:
Батарейка с E=4 В и r=1 Ом входит в состав неизвестной цепи. К полюсам батарейки подключён вольтметр. Вольтметр показывает 3,9 В. Ток через батарейку течёт от отрицательного полюса к положительному. Какое количество теплоты выделяется на внутреннем сопротивлении в секунду?
В условиях предыдущей задачи вольтметр показывает 6 В. Ток через батарейку также течёт от отрицательного полюса к положительному. Какое количество теплоты выделяется на внутреннем сопротивлении в секунду? Ответов может быть несколько, НО не обязательно! ЗАРАНЕЕ БЛАГОДАРЮ!

Дата отправки: 15.07.2020, 14:10
Вопрос задал: alexandr (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, alexandr!
Условие : ЭДС источника E = 4 В, Внутреннее сопротивление источника r = 1 Ом. Показание Вольтметра в первом случае U1 = 3,9 В.
Показание Вольтметра во 2м случае U2 = 6 В.
Вычислить мощность P , выделяемую на внутреннем сопротивлении.

Решение: Непривычно-запутывающее условие "Ток через батарейку течёт от отрицательного полюса к положительному" перефразируем в стандартно-понятное : "Ток во внешней цепи из батарейки в нагрузку течёт от положительного полюса к отрицательному". То есть, батарея отдаёт энергию в нагрузку, а заодно и превращает часть этой энергии в тепло на своём внутреннем сопротивлении r .

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении составляет Ur = E - U1 = 4 - 3.9 = 0,1 В.
Ток в цепи вычисляем по закону Ома : I = Ur / r = 0,1 / 1 = 0,1 А .
Ответ : На внутреннем сопротивлении выделяется тепловая мощность P = Ur·I = 0,1·0,1 = 0,01 Вт (=10 мДж в секунду)

Во 2м случае в Условии задачи задано взаимо-исключающее, физически-невыполнимое сочетание параметров. Если "вольтметр показывает 6 В", тогда направление тока должно измениться на обратное - батарейка получает энергию (аккумулятор заряжается) от более высоко-вольтного внешнего источника. А если верить "Ток через батарейку также течёт от отрицательного полюса к положительному", тогда, значит, вольтметр "врёт".

=====
Я дополняю свой Ответ благодаря подсказке уважаемого эксперта Konstantin Shvetski (Академик) в минифоруме "может … быть так, что в неизвестной части цепи имеется источник включенный не на заряд Аккумулятора, а в одном с ним направлении". Действительно, если пассивную нагрузку Rн заменить на какой-то активный 2х-полюсник, содержащий Источник энергии (или несколько таковых), включенный с огласно (не встречно) с полярностью батарейки Е , тогда возможен случай, сочетающий прежнее направление тока I c фразой Условия "вольтметр показывает 6 В". В моей 40-летней практике такого случая никогда не было, в похожих ситуациях друзья/коллеги или работодатель всегда предупреждали об активности нагрузки либо корректно сообщали "вольтметр показывает МИНУС 6 В". Ибо умалчивание об опасности чревато аварийными последствиями с разборками нарушения правил Техники безопасности.
В учебных задачах умалчивание факта переплюсовки - обычная уловка авторов задачи для проверки сообразительности решателей.

Я начертил 2 варианта электросхемы для наиболее полного рассмотрения вариантов решения вашей задачи. Чертёж прилагаю ниже. Я нарисовал необычно большой элемент батарейки, чтоб показать адекватность понятий "Ток через батарейку течёт от отрицательного полюса к положительному" и "Ток во внешней цепи из батарейки в нагрузку течёт от положительного полюса к отрицательному" - это тот же самый ток I .

На левом рисунке показан простейший случай "Вольтметр показывает 3,9 В". Его решение уже рассмотрено в начале Ответа.
На правом рисунке пассивный резистор заменен на 2х-полюсник A2 с внутренним источником. Все источники и потребители в итоге обеспечили условие "вольтметр показывает 6 В", но с обратной полярностью показания. В таком случае полезно составить простое уравнение:
E + U2 = Ur = I·r
Откуда I = (E + U2) / r = (4 + 6) / 1 = 10 А
Искомая мощность P = I2·r = 102·1 = 100 Вт

Можно рассмотреть ещё 2 варианта:
3)В первом случае Условия "Вольтметр показывает 3,9 В" пас сивнный резистор заменили на активный 2х-полюсник, но показания вольтметра и направление тока - прежние. Этот вариант повторяет самое первое решение.

4)Во 2м случае Условия (вольтметр показывает 6 В) показания вольтметра НЕ переплюсовались. Этот вариант тоже рассмотрен выше, как физически невозможный.

= = =
И ещё один вариант подсказали Автор Вопроса и его экзаменатор: 62,41 Вт.
Такая мощность выделится на внутреннем сопротивлении r в схеме, которую я добавил на нижнем (3м) рисунке.
В такой схеме ЭДС батарейки E и напряжение U1 включены согласно и суммируются согласно уравнению:
E + U1 = Ur = I·r
Откуда I = (E + U1) / r = (4 + 3,9) / 1 = 7,9 А
Искомая мощность P = I2·r = 7,92·1 = 62,41 Вт
Итого мы имеет 3 варианта Ответа : 0,01 Вт , 100 Вт и 62,41 Вт.

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 16.07.2020, 16:21

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 19.07.2020, 11:37
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +2 одобряю!

Оценить выпуск | Задать вопрос экспертам

главная страница  |  стать участником  |  получить консультацию
техническая поддержка

Дорогой читатель!
Команда портала RFPRO.RU благодарит Вас за то, что Вы пользуетесь нашими услугами. Вы только что прочли очередной выпуск рассылки. Мы старались. Пожалуйста, оцените его. Если совет помог Вам, если Вам понравился ответ, Вы можете поблагодарить автора - для этого в каждом ответе есть специальные ссылки. Вы можете оставить отзыв о работе портале. Нам очень важно знать Ваше мнение. Вы можете поближе познакомиться с жизнью портала, посетив наш форум, почитав журнал, который издают наши эксперты. Если у Вас есть желание помочь людям, поделиться своими знаниями, Вы можете зарегистрироваться экспертом. Заходите - у нас интересно!
МЫ РАБОТАЕМ ДЛЯ ВАС!
В избранное