Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.02 Электрические цепи с резисторами

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#12293

Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ξ =6  В, а его внутреннее сопротивление r = 3  Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 7 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате? Ответ дайте в Вт.

Показать ответ и решение

Мощность тока находится по формуле:

P = UI,

где U  – напряжение, I  – сила тока и она находится по формуле:

      ξ        ξ
I = R-+r-⇒ R = I − r (1)

А напряжение с учетом (1):

U = IR = -ξ--R = ξ− Ir
         R+ r

Подставив в формулу для расчета мощности, получим:

P(I)= ξI − I2r

Способ I
Графиком данного уравнения будет парабола, ветви которой направлены вниз, а его корни I1 = 0  и     ξ
I2 = r  , значит, в вершине мощность будет максимальна, а координата данной вершины находится по середине его корней

            ξ
I1+-I2  0-+-r   ξ-
   2  =   2   = 2r

Другой способ нахождения вершины параболы     − b   −ξ    ξ
Iв = 2a-= −-2r-= 2r  (значит значения реостата должно быть r  , то есть 3, что лежит в его допустимых значениях.) Тогда максимальная мощность равна

           2     2       2
P = ξ⋅ ξ-−-ξ2r = ξ = 36 В-= 3 Вт
      2r  4r    4r   12 О м

Способ II
Для нахождения максимума возьмём производную от P(I)  и приравняем к нулю:

 ′                   -ξ
P (I) =ξ − 2Ir = 0 ⇒ I = 2r.

И отсюда находим максимум мощности:

           2     2       2
P = ξ⋅ ξ-−-ξ2r = ξ = 36 В-= 3 Вт
      2r  4r    4r   12 О м
Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

3

I) записаны положения теории и физические законы,

закономерности, применение которых необходимо для решения

задачи выбранным способом (в данном случае: закон Ома для участка и для полной цепи и формула для мощности тока);

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения

физических величин (за исключением обозначений констант,

указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии

задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при

написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и

расчёты, приводящие к правильному числовому ответу

(допускается решение «по частям» с промежуточными

вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения

искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,

2

физические законы, закономерности, и проведены необходимые

преобразования, но имеется один или несколько из следующих

недостатков

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном

объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,

неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены

в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях

допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не

доведены до конца.

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих

1

случаев.

Представлены только положения и формулы, выражающие

физические законы, применение которых необходимо для решения

задачи, без каких-либо преобразований с их использованием,

направленных на решение задачи, и ответа.

ИЛИ

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая

для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения),

но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися

формулами, направленные на решение задачи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи

(или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена

ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с

имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным

0

критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл

3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!