Элемент замыкается один раз на внешнее сопротивление R1 = 4 Ом, другой раз на R2 = 9 Ом. В том и другом случаях количество теплоты, выделяющееся в каждом сопротивлении за одно и то же время, оказывается одинаковым. Каково внутреннее сопротивление элемента?
от

1 Ответ

Обозначим внутреннее сопротивление элемента как r. Общее сопротивление цепи в каждом случае будет равно сумме внутреннего и внешнего сопротивлений:

R1 + r и R2 + r

Количество выделяющейся теплоты пропорционально мощности, которая, в свою очередь, определяется по закону Ома:

P = U^2 / R

где U - напряжение на сопротивлении, R - его сопротивление.

Так как количество выделяющейся теплоты одинаковое в обоих случаях, то можно записать:

U1^2 / R1 = U2^2 / R2

где U1 и U2 - напряжения на сопротивлениях в каждом случае. Из закона Ома следует:

U1 = I * (R1 + r)
U2 = I * (R2 + r)

Подставляя эти выражения, получим:

I^2 * (R1 + r)^2 / R1 = I^2 * (R2 + r)^2 / R2

Упрощая выражение, получим:

(R1 + r)^2 / R1 = (R2 + r)^2 / R2

Раскрыв скобки и упростив выражение, получим квадратное уравнение относительно r:

9r^2 + 42r + 16 = 0

Решая данное квадратное уравнение, получим два корня:

r1 = -2/3 Ом
r2 = -8/3 Ом

Так как внутреннее сопротивление элемента не может быть отрицательным, то решением является только r = r2 = -8/3 Ом.

Ответ: внутреннее сопротивление элемента равно 8/3 Ом.
от