Мощность во внешней цепи
Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС $\varepsilon$ и внутренним сопротивлением $r = 0{,}5\ \text{Ом}$ и подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением $R$. При изменении сопротивления нагрузки изменяется сила тока в цепи и мощность в нагрузке. На рисунке представлен график изменения мощности, выделяющейся на нагрузке, в зависимости от силы тока в цепи.
Используя известные физические законы, объясните, почему данный график зависимости мощности от силы тока является параболой. Чему равно ЭДС батареи?
Дайте развернутый ответ.
Условие как в банке ФИПИ — открыть и сверить
Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r = 0,5 Ом и подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением R. При изменении сопротивления нагрузки изменяется сила тока в цепи и мощность в нагрузке. На рисунке представлен график изменения мощности, выделяющейся на нагрузке, в зависимости от силы тока в цепи. Используя известные физические законы, объясните, почему данный график зависимости мощности от силы тока является параболой. Чему равно ЭДС батареи? | ||
| |
Это задание с развёрнутым решением: ответом считается запись хода решения, а не строка. Напишите решение на бумаге и сравните с разбором — там каждый шаг с обоснованием.
Открыть разбор1Мягкая — с чего смотретьуровень 1 из 3
Выразите мощность на резисторе нагрузки через силу тока и сопротивление нагрузки, а затем используйте закон Ома для полной цепи.
2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3
Для полной цепи $I = \dfrac{\varepsilon}{R + r}$, а мощность нагрузки равна $P = I^2R$. Выразите $R$ через $I$.
3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3
Получается зависимость $P = \varepsilon I - rI^2$. По графику вершина параболы имеет координаты $I = 2\ \text{А}$ и $P = 2\ \text{Вт}$. Для вершины $I = \dfrac{\varepsilon}{2r}$, поэтому $\varepsilon = 2rI = 2\ \text{В}$.