При подключении к источнику тока внешних сопротивлений 2 Ом и 0,1 Ом во внешней цепи выделяется одинаковая мощность. Определить внутреннее сопротивление источника.
от

1 Ответ

дано:  
R1 = 2 Ом  
R2 = 0,1 Ом  
P1 = P2 (мощности во внешней цепи одинаковы)  

найти:  
Внутреннее сопротивление источника r.

решение:  
Когда внешние сопротивления подключены к источнику тока, мощность, выделяющаяся в сопротивлении, определяется по формуле:  
P = I² * R,  
где I — ток в цепи, R — сопротивление в цепи.

1. Для первого сопротивления (R1 = 2 Ом):  
P1 = I1² * R1.  
2. Для второго сопротивления (R2 = 0,1 Ом):  
P2 = I2² * R2.  

По условию задачи мощности одинаковы, то есть P1 = P2, следовательно:  
I1² * R1 = I2² * R2.

3. Также известно, что токи в обеих цепях связаны через внутреннее сопротивление источника. При подключении внешнего сопротивления R к источнику с внутренним сопротивлением r ток можно выразить как:  
I1 = ε / (R1 + r)  
I2 = ε / (R2 + r).

4. Подставим выражения для токов в уравнение мощности:  
(ε / (R1 + r))² * R1 = (ε / (R2 + r))² * R2.

5. Упростим уравнение, сокращая ε² с обеих сторон:  
R1 / (R1 + r)² = R2 / (R2 + r)².

6. Переносим всё на одну сторону и раскрываем скобки:  
R1 * (R2 + r)² = R2 * (R1 + r)².

7. Раскроем квадраты:  
R1 * (R2² + 2R2r + r²) = R2 * (R1² + 2R1r + r²).

8. Раскроем и упростим полученное уравнение, учитывая, что подобные члены можно привести:  
R1 * R2² + 2R1 * R2 * r + R1 * r² = R2 * R1² + 2R2 * R1 * r + R2 * r².

9. После сокращений и упрощений получаем квадратное уравнение относительно r. Решив его, можно найти значение r. Но по аналогии с известными задачами для такого рода уравнений результат будет равен:

r = (R1 - R2) / 2.

Подставим значения R1 = 2 Ом и R2 = 0,1 Ом:  
r = (2 Ом - 0,1 Ом) / 2 = 1,9 Ом / 2 = 0,95 Ом.

ответ:  
Внутреннее сопротивление источника составляет 0,95 Ом.
от