Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 12689
2020-01-15 
Нагреватель для аквариума Н подключен к батарее последовательно с амперметром, который показывает ток 0,1 А (рис.). К тонкая А и Б подключили резистор, после чего ток упал до 0,05 А. Резистор отключили от А и Б и подключили к точкам В и Г - ток в этом случае составил 0,3 А. Найдите КПД схемы во всех трех случаях. Сопротивления амперметра и проводов пренебрежимо малы.
Примечание. КПД схемы - это отношение мощности нагревателя к полной мощности, производимой батареей
Решение:
Поскольку сопротивление амперметра мы считаем равным нулю, при перестановке резистора (рис.) ток через батарею не меняется. Отсюда следует, что ток нагревателя (сопротивлением $Z$) равен 0,05 А, а ток резистора (сопротивлением $R$) составляет 0,25 А. Тогда
$\frac{Z}{R} = 5$.
При параллельном соединении нагревателя и резистора общее их сопротивление получается равным $Z/6$.
Сравним токи при подключении резистора и без него:
$\frac{U}{Z + r} = 0,1 А, \frac{U}{ \frac{Z}{6} + r } = 0,3 А$.
Отсюда
$r = \frac{Z}{4}$.
Теперь ясно, что в первом случае КПД составляет
$\eta_{1} = \frac{Z}{Z + r} = 0,8 = 80$ %.
Во втором и в третьем случаях КПД одинаковы. При этом ток через батарею возрос в 3 раза, т. е. полная мощность стала в 3 раза больше, а ток нагревателя упал в 2 раза, значит, полезная мощность стала в 4 раза ниже. В результате
$\eta_{2} = \eta_{3} = \frac{ \eta_{1} }{12} = \frac{1}{15} \approx 6,67$%.
Нагреватель для аквариума Н подключен к батарее последовательно с амперметром, который показывает ток 0,1 А (рис.). К тонкая А и Б подключили резистор, после чего ток упал до 0,05 А. Резистор отключили от А и Б и подключили к точкам В и Г - ток в этом случае составил 0,3 А. Найдите КПД схемы во всех трех случаях. Сопротивления амперметра и проводов пренебрежимо малы.
Примечание. КПД схемы - это отношение мощности нагревателя к полной мощности, производимой батареей
Решение:
Поскольку сопротивление амперметра мы считаем равным нулю, при перестановке резистора (рис.) ток через батарею не меняется. Отсюда следует, что ток нагревателя (сопротивлением $Z$) равен 0,05 А, а ток резистора (сопротивлением $R$) составляет 0,25 А. Тогда
$\frac{Z}{R} = 5$.
При параллельном соединении нагревателя и резистора общее их сопротивление получается равным $Z/6$.
Сравним токи при подключении резистора и без него:
$\frac{U}{Z + r} = 0,1 А, \frac{U}{ \frac{Z}{6} + r } = 0,3 А$.
Отсюда
$r = \frac{Z}{4}$.
Теперь ясно, что в первом случае КПД составляет
$\eta_{1} = \frac{Z}{Z + r} = 0,8 = 80$ %.
Во втором и в третьем случаях КПД одинаковы. При этом ток через батарею возрос в 3 раза, т. е. полная мощность стала в 3 раза больше, а ток нагревателя упал в 2 раза, значит, полезная мощность стала в 4 раза ниже. В результате
$\eta_{2} = \eta_{3} = \frac{ \eta_{1} }{12} = \frac{1}{15} \approx 6,67$%.
