Шесть элементов с ЭДС Е=1,5 В и внутренним сопротивлением 0,4 Ом каждый, соединены в батарею так, что по нагрузке R=0,2 (Ом) протекает ток 6 А. Как соединены элементы?
Для указанной цепи из батареи и источника должен выполняться закон Кирхгофа - сумма падений напряжений на элементах цепи равна алгебраической сумме ЭДС в цепи.
В нашем случае это звучит так: ЭДС батареи равна сумме падений напряжений на внутреннем сопротивлении батареи и на нагрузке. Запишем это формулой:
Далее рассмотрим возможные варианты соединений и проверим выполнение равенства (1). Критерием правильности схемы включения будет являться выполнение равенства (1):
1 - все последовательно:
$R_b=6r_0$ $E_b=6E$ $E_b=IR_H+Irb$
$6*1,5\neq 6*0,2+6*0,4$
Равенство не выполняется, схема не такая.
2 - все параллельно:
$1,5\neq6*0,2+6*(0,4/6)$
3 - 2 группы по 3 параллельно в каждой, включенные последовательно:
$3\neq 6*0,2+6*(2*(0,4/3))$
4 - 3 группы по 2 элемента каждая, включенные последовательно:
$4,5\neq 6*0,2+6*(2*0,4+\frac{0,4}{4})$
6 - два последовательно плюс последовательно две группы по 2 параллельно:
7 - три последовательно плюс последовательно с ними одна группа из 3 параллельно
$6\neq 6*0,2+6*(3*0,4+\frac{0,4}{3})$
Равенство не выполняется, схема не такая
8 - пять параллельно плюс один последовательно
9 - один последовательно, плюс последовательно одна группа из двух параллельно, плюс последовательно одна группа из трех параллельно.
Равенство не выполняется, схема не такая
10 - две группы параллельно по три последовательно в каждой группе
Равенство не выполняется, схема не такая
11 - две параллельных ветви, в каждой из них два параллельно плюс один последовательно
$3=6*0,2+6*\frac{0,4+\frac{0,4}{2}}{2}$
- равенство выполняется, значит включено так
В нашем случае это звучит так: ЭДС батареи равна сумме падений напряжений на внутреннем сопротивлении батареи и на нагрузке. Запишем это формулой:
$E_b=IR_H+Ir_b$ (1)
Далее рассмотрим возможные варианты соединений и проверим выполнение равенства (1). Критерием правильности схемы включения будет являться выполнение равенства (1):
1 - все последовательно:
$R_b=6r_0$ $E_b=6E$ $E_b=IR_H+Irb$
$6*1,5\neq 6*0,2+6*0,4$
Равенство не выполняется, схема не такая.
2 - все параллельно:
$1,5\neq6*0,2+6*(0,4/6)$
Равенство не выполняется, схема не такая
3 - 2 группы по 3 параллельно в каждой, включенные последовательно:
$3\neq 6*0,2+6*(2*(0,4/3))$
Равенство не выполняется, схема не такая
$4,5\neq6*0,2+6*\frac{0,4}{2}*3$
5 - два последовательно плюс последовательно 1 группа из 4 параллельно подключенных:
Равенство не выполняется, схема не такая
$4,5\neq 6*0,2+6*(2*0,4+\frac{0,4}{4})$
Равенство не выполняется, схема не такая
$6\neq6*0,2+6*(2*0,4+2*\frac{0,4}{2})$
Равенство не выполняется, схема не такая
$6\neq 6*0,2+6*(3*0,4+\frac{0,4}{3})$
Равенство не выполняется, схема не такая
8 - пять параллельно плюс один последовательно
$3\neq 6*0,2+6*(0,4+\frac{0,4}{5})$
Равенство не выполняется, схема не такая
9 - один последовательно, плюс последовательно одна группа из двух параллельно, плюс последовательно одна группа из трех параллельно.
$4,5\neq 6*0,2+6*(0,4+\frac{0,4}{2}+\frac{0,4}{3})$
Равенство не выполняется, схема не такая
10 - две группы параллельно по три последовательно в каждой группе
$4,5\neq 6*0,2+6*(\frac{3*0,4}{2})$
Равенство не выполняется, схема не такая
11 - две параллельных ветви, в каждой из них два параллельно плюс один последовательно
$3=6*0,2+6*\frac{0,4+\frac{0,4}{2}}{2}$
- равенство выполняется, значит включено так
Комментарии
Отправить комментарий
Здесь вы можете оставить ваш комментарий.