2020-01-15
Лампочку для карманного фонаря подключают к источнику напряжения длинными проводами. При длине проводов 10 м ток через лампочку оказался равным 0,17 А. при 20 м - 0,13 А. Каким будет ток через лампочку при длине проводов 40 м? Каким станет этот ток, если лампочку подключить прямо к источнику? Внутреннее сопротивление источника пренебрежимо мало. Зависимость тока через лампочку от напряжения на ней приведена на рисунке.
Решение:
В первых двух случаях лампочка подключена к батарейке напряжением $U_{x}$ последовательно с сопротивлением проводов, которое во втором случае ровно в два раза больше, чем в первом. По характеристике лампочки найдем напряжения на ней:
при $I_{1} = 0,17 А \: U_{1} = 1,7 В$,
при $I_{2} = 0,13 А \: U_{2} = 1,1 В$.
Теперь мы можем составить уравнения
$\frac{U_{x} - U_{1} }{R_{пр} } = I_{1}, \frac{U_{x} - U_{2} }{2R_{пр} } = I_{2}$.
Отсюда легко найти
$U_{x} = 2,83 В, R_{пр} =6,7 Ом$.
При подключении лампочки непосредственно к батарейке потечет ток (определяем его по характеристике)
$I_{3} = 0,21 А$.
При проводах длиной 40 м их сопротивление равно $4R_{пр} \approx 27 Ом$. Ток через лампочку можно найти, например, просто подбором, проверяя сумму напряжений на лампочке и проводах при заданном токе - получается ли 2,83 В. Можно сделать и графическое построение: провести прямую $I = \frac{U_{x} - U}{4R_{пр}}$ и найти точку пересечения с вольт-амперной характеристикой лампочки:
$I_{4} \approx 0,08 А$.
График очень маленький, и точность, разумеется, невелика - у вас могут получиться и несколько другие числа.