Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 704 RSS
←   Январь 2021   →
 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

Konstantin Shvetski
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 775
∙ повысить рейтинг » 		epimkin
Статус: Профессионал
Рейтинг: 552
∙ повысить рейтинг » 		Gluck
Статус: 5-й класс
Рейтинг: 138
∙ повысить рейтинг »

∙ Физика

Номер выпуска:2527
Дата выхода:01.01.2021, 06:45
Администратор рассылки:Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)
Подписчиков / экспертов:204 / 83
Вопросов / ответов:1 / 2

Консультация # 199991: Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: В цепи, схема которой изображена на рисунке 1, используется лампочка от карманного фонаря, ВАХ которой приведена на рисунке 2. ЭДС батареи E=4 В. Сопротивление резистора r=10 Ом. Движок реостата поставили в такое положение, что идеальный вольтметр показывает нулевое напряжение. Определите отношени...

Консультация # 199991:

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: В цепи, схема которой изображена на рисунке 1, используется лампочка от карманного фонаря, ВАХ которой приведена на рисунке 2. ЭДС батареи E=4 В. Сопротивление резистора r=10 Ом. Движок реостата поставили в такое положение, что идеальный вольтметр показывает нулевое напряжение. Определите отношение сопротивлений частей реостата RLRR, где RL — сопротивление левой части от движка, RR — правой. Ответ округлите до десятых.

Дата отправки: 27.12.2020, 06:41
Вопрос задал: kuznetsova.79 (Посетитель)
Всего ответов: 2
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Konstantin Shvetski (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, kuznetsova,79
Решение мое, конечно, не столь изысканно будет, как, например, сделал бы Владимир Николаевич, ... да, но, тем не менее, применяю здесь мой любимый графический метод, используя вашу VAх, ну и какие-то остатки мозгов, не испорченные пока ковидом
Итак,
В вашу схему добавим несколько обозначений (см.рис.1)

Рис.1
Поскольку ток через вольтметр не течет, следовательно, потенциалы точек А и B одинаковы, следовательно, электростатически их можно считать одной точкой и тогда исходную схему можно преобразовать так, как показано на рис. 2 - два последовательных участка, каждый из которых представляет собой две параллельные ветви.

Рис.2
По схеме на рис.2 видно, что напряжение на левой части реостата и напряже ние на лампе одинаковы и равны UL. Падение напряжения на правой части реостата равно напряжению на резисторе и равно UR.
При этом
UL+UR=ℰ (*)
Теперь определимся с еще одним моментом. Поскольку ток через перемычку АВ не течет, следовательно ее можно вообще убрать. Тогда получится схема, представленная на рис.3.

Рис.3
Анализ этой схемы дает следующую мысль - потенциалы точек А и В будут равны при условии, что сопротивления лампы и левой части реостата будут одинаковы.
RЛ=RL (**)
Аналогично
r=RR (***)
Следовательно, искомое соотношение RL/RR будет равно соотношению RЛ/r
RL/RR =RЛ/r (****)
которое, в свою очередь, равно отношению напряжений UL/UR
Таким образом, и скомое соотношение
RL/RR=Uл/Ur (*****)
- где UЛ - напряжение на лампочке; Ur - напряжение на резисторе.
До этого момента я дошел довольно быстро, но что дальше? - хотелось бы красивую формулу вывести на основании закона Ома и законов параллельного и последовательного соединений проводников, но что-то уперлось моё размышлениЁ - я не смог справиться с алгеброй - она меня победила, поэтому обратился к графику (А что делать? - метод эмпирического подбора данных неоднократно использовался не только мною но и ВЕликими (см. "Историю физики")).
Значит так... На вольт-амперной характеристике найдем пару точек, которые, по нашей мысли, могут отвечать условиям (*), например (см.рис.4):
1) Пусть напряжение на лампе UL=2B, тогда соответствующий ток I=0,3 А, тогда напряжение на резисторе Ur=I*r=3 В .... Проверяем выполнение условия (*)
2В+3В=5В≠ℰ=4В - не подходит ;

Рис.4
берем другую точку
2) UL=1B ⇒ I=0,2A ⇒ Ur=0,2*10=2B
1B+2B = 3B; 3B≠4B - не подходит;
Но теперь становится понятно, что искомая точка на графике должна быть где-то между 1-й и 2-й, которые мы уже рассмотрели.
Попробуем взять серединку smile
3) UL=1,5B.
Здесь так четко не видно, какова сила тока при таком напряжении, как это было видно с точками в случае 1 и 2. Однако, похоже, что 0,25 А, или даже чуть выше (на какой-то микрон буквально), ну пусть будет 0,26 А.
I=0,26A ⇒ Ur=I*r=0,26*10=2,6 В
Проверяем выполнение условия (*)
1,5+2,6 = 4,1 В - smile ого - получилось smile - и если бы приняли все-таки I=0,25 A,то попали бы вообще - четко. Но, надо здесь заметить, что физика не совсем точная наука, даже, я бы сказал, вообще не точная. Все измеряется и считается приблизительно, но с некоторой степенью точности. У нас точность задана до десятых, ну что ж, считаем окончательно:
- в соответствии с выражением (*****)
RL/RR=1,5/2,6=0,577=0,6
(если в последнем случае подбора принять ток не 0,26, а 0,25 А, тогда искомое отношение RL/RR будет точно равно 0,6 - проверьте самостоятельно)
Удачи
smile

Консультировал: Konstantin Shvetski (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 30.12.2020, 19:52

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 31.12.2020, 18:32
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +2 одобряю!

Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, kuznetsova.79!
Уважаемый эксперт Konstantin Shvetski уже отправил Вам Ответ. К этому совершенно правильному Ответу я добавлю 2 очень удобных приёма решения, которые активно используются студентами радио-технических ВУЗов и инженерами КИП/Автоматики.

Дано: ВАХ лампочки; E = 4 В ; r = 10 Ом .
Вычислить отношение сопротивлений частей реостата N = RL / RR .

Решение : Когда нелинейный элемент с ВАХ (ВольтАмперной характеристикой), заданной графически, соединён с нагрузкой (резистором r ) последовательно, то через них протекает одинаковый, общий ток. И находить этот ток легче всего построением так называемой "Нагрузочной линии" (см статью "Элементы ОптоЭлектроники" Ссылка1 \ стр7 )

Я добавил на Вашу ВАХ нагрузочную линию красным цветом, соединив 2 точки с координатами (0 ; 0.4 А) и (4.0 В ; 0 ). Картинку прилагаю ниже.

На пересечении нагрузочной линии с ВАХ-кривой просто считываем ток лампы Iл ≈ 0,26А и напряжение на лампе Uл ≈ 1,45 В .
Тогда напряжение на резисторе r будет
Ur = E - Uл = 2,55 В.

"идеальный вольтметр показывает нулевое напряжение" напоминает популярнейший в электро-измерениях Мост Уитстона (см Ссылка2 , Ссылка3 , Ссылка4 )

Для сбалансированного моста применимы простые пропорции:
RL / RR = Rл / rгде Rл = Uл / Iл - фиктивно-эквивалентное сопротивление нелинейной лампы.
Таким образом, искомое отношение
N = RL / RR = Uл / Ur = 0,569
Ответ: Отношение сопротивлений частей реостата N = RL / RR равно 0,6 .

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 31.12.2020, 10:54

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 31.12.2020, 18:33
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