Задание 6 Параграф 113 ГДЗ Мякишев 10 класс (Физика)
ИИ
Разбор
Варианты ответа:
Пусть R — сопротивление внешнего участка цепи, r = 0,1 Ом — внутреннее сопротивление источника.
Сила тока:
I(R) = E/(R + r) = 6/(R + 0,1).
При R = 0 ток равен 60 А. С увеличением R сила тока убывает и при R → ∞ стремится к нулю.
Напряжение на зажимах источника:
U(R) = IR = 6R/(R + 0,1).
При R = 0 напряжение равно нулю. С ростом сопротивления оно увеличивается и приближается к ЭДС источника: U → 6 В.
Мощность, выделяемая во внешней цепи:
P(R) = I²R = 36R/(R + 0,1)².
При R = 0 и при R → ∞ мощность стремится к нулю. Максимум достигается при R = r = 0,1 Ом:
Pmax = E²/(4r) = 36/(4 · 0,1) = 90 Вт.
Точки для построения графиков:
R = 0 Ом: I = 60 А, U = 0 В, P = 0 Вт.
R = 0,05 Ом: I = 40 А, U = 2 В, P = 80 Вт.
R = 0,1 Ом: I = 30 А, U = 3 В, P = 90 Вт.
R = 0,2 Ом: I = 20 А, U = 4 В, P = 80 Вт.
R = 0,5 Ом: I = 10 А, U = 5 В, P = 50 Вт.
R = 1 Ом: I ≈ 5,45 А, U ≈ 5,45 В, P ≈ 29,8 Вт.
По горизонтальной оси на всех графиках откладывают R. График I(R) монотонно убывает, график U(R) монотонно возрастает до 6 В, а график P(R) сначала возрастает до 90 Вт при R = 0,1 Ом, затем убывает.
Сила тока:
I(R) = E/(R + r) = 6/(R + 0,1).
При R = 0 ток равен 60 А. С увеличением R сила тока убывает и при R → ∞ стремится к нулю.
Напряжение на зажимах источника:
U(R) = IR = 6R/(R + 0,1).
При R = 0 напряжение равно нулю. С ростом сопротивления оно увеличивается и приближается к ЭДС источника: U → 6 В.
Мощность, выделяемая во внешней цепи:
P(R) = I²R = 36R/(R + 0,1)².
При R = 0 и при R → ∞ мощность стремится к нулю. Максимум достигается при R = r = 0,1 Ом:
Pmax = E²/(4r) = 36/(4 · 0,1) = 90 Вт.
Точки для построения графиков:
R = 0 Ом: I = 60 А, U = 0 В, P = 0 Вт.
R = 0,05 Ом: I = 40 А, U = 2 В, P = 80 Вт.
R = 0,1 Ом: I = 30 А, U = 3 В, P = 90 Вт.
R = 0,2 Ом: I = 20 А, U = 4 В, P = 80 Вт.
R = 0,5 Ом: I = 10 А, U = 5 В, P = 50 Вт.
R = 1 Ом: I ≈ 5,45 А, U ≈ 5,45 В, P ≈ 29,8 Вт.
По горизонтальной оси на всех графиках откладывают R. График I(R) монотонно убывает, график U(R) монотонно возрастает до 6 В, а график P(R) сначала возрастает до 90 Вт при R = 0,1 Ом, затем убывает.
Введём безразмерную величину x = R/r = 10R. Тогда зависимости удобно представить в нормированном виде:
I = E/[r(1 + x)] = 60/(1 + x),
U = Ex/(1 + x) = 6x/(1 + x),
P = E²x/[r(1 + x)²] = 360x/(1 + x)².
Здесь R измеряется в омах, I — в амперах, U — в вольтах, P — в ваттах.
Для построения можно использовать следующие значения:
R = 0 Ом: I = 60 А, U = 0 В, P = 0 Вт;
R = 0,025 Ом: I = 48 А, U = 1,2 В, P = 57,6 Вт;
R = 0,10 Ом: I = 30 А, U = 3 В, P = 90 Вт;
R = 0,30 Ом: I = 15 А, U = 4,5 В, P = 67,5 Вт;
R = 0,90 Ом: I = 6 А, U = 5,4 В, P = 32,4 Вт;
R = 1,90 Ом: I = 3 А, U = 5,7 В, P = 17,1 Вт.
По оси абсцисс каждого графика откладывают сопротивление R.
График тока начинается в точке I = 60 А и непрерывно убывает, приближаясь к оси R. Напряжение, наоборот, возрастает от нуля и при больших R приближается к горизонтальной прямой U = 6 В.
График мощности имеет форму кривой с одним максимумом. Наибольшая мощность получается при равенстве внешнего и внутреннего сопротивлений:
R = r = 0,1 Ом,
Pmax = E²/(4r) = 90 Вт.
Таким образом, при увеличении R мощность сначала растёт от нуля до 90 Вт, а после R = 0,1 Ом уменьшается и стремится к нулю.
I = E/[r(1 + x)] = 60/(1 + x),
U = Ex/(1 + x) = 6x/(1 + x),
P = E²x/[r(1 + x)²] = 360x/(1 + x)².
Здесь R измеряется в омах, I — в амперах, U — в вольтах, P — в ваттах.
Для построения можно использовать следующие значения:
R = 0 Ом: I = 60 А, U = 0 В, P = 0 Вт;
R = 0,025 Ом: I = 48 А, U = 1,2 В, P = 57,6 Вт;
R = 0,10 Ом: I = 30 А, U = 3 В, P = 90 Вт;
R = 0,30 Ом: I = 15 А, U = 4,5 В, P = 67,5 Вт;
R = 0,90 Ом: I = 6 А, U = 5,4 В, P = 32,4 Вт;
R = 1,90 Ом: I = 3 А, U = 5,7 В, P = 17,1 Вт.
По оси абсцисс каждого графика откладывают сопротивление R.
График тока начинается в точке I = 60 А и непрерывно убывает, приближаясь к оси R. Напряжение, наоборот, возрастает от нуля и при больших R приближается к горизонтальной прямой U = 6 В.
График мощности имеет форму кривой с одним максимумом. Наибольшая мощность получается при равенстве внешнего и внутреннего сопротивлений:
R = r = 0,1 Ом,
Pmax = E²/(4r) = 90 Вт.
Таким образом, при увеличении R мощность сначала растёт от нуля до 90 Вт, а после R = 0,1 Ом уменьшается и стремится к нулю.
При R ≥ 0 получаем:
I = 6/(R + 0,1),
U = 6 − 0,1I = 6R/(R + 0,1),
P = UI = 36R/(R + 0,1)².
Характерные точки (R; I; U; P):
(0; 60; 0; 0);
(0,1; 30; 3; 90);
(0,3; 15; 4,5; 67,5);
(0,5; 10; 5; 50).
Здесь R дано в омах, I — в амперах, U — в вольтах, P — в ваттах.
На общей оси R строят три графика с разными вертикальными масштабами. Ток убывает от 60 А до нуля. Напряжение возрастает от 0 и приближается к 6 В. Мощность внешнего участка сначала увеличивается, при R = 0,1 Ом достигает максимума 90 Вт, а затем уменьшается до нуля.
I = 6/(R + 0,1),
U = 6 − 0,1I = 6R/(R + 0,1),
P = UI = 36R/(R + 0,1)².
Характерные точки (R; I; U; P):
(0; 60; 0; 0);
(0,1; 30; 3; 90);
(0,3; 15; 4,5; 67,5);
(0,5; 10; 5; 50).
Здесь R дано в омах, I — в амперах, U — в вольтах, P — в ваттах.
На общей оси R строят три графика с разными вертикальными масштабами. Ток убывает от 60 А до нуля. Напряжение возрастает от 0 и приближается к 6 В. Мощность внешнего участка сначала увеличивается, при R = 0,1 Ом достигает максимума 90 Вт, а затем уменьшается до нуля.
Рассмотрим вариант решения задания из учебника
Мякишев, Буховцев 10 класс, Просвещение:
Замкнутая цепь питается от источника с ЭДС E =6 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом. Постройте графики зависимости силы тока в цепи, напряжения на зажимах источника и мощности от сопротивления внешнего участка.
