Электрическая цепь состоит из батареи с эдс идеального вольтметра, двух сопротивлений R, одного сопротивления 3R и двух переменных сопротивлений xR. Множитель x подобран так, что напряжение на вольтметре Найдите отношение k суммарной тепловой мощности P, выделяющейся на сопротивлениях xR, к максимальной величине этой мощности Ответ округлите до сотых. Внутреннее сопротивление батареи не учитывайте.
Так как сопротивление вольтметра бесконечно велико, ток черезнего не идёт и при вычислении токов вольтметр можно не учитывать. Найдём сначала ток I, текущий через багарею. Общее сопротивление цепи и равно:
Для тока получаем:
Обозначим через и токи, текущие в ветвях ABC и ADC. В узле A имеем:
Приравнивая напряжения между точками A и C, получаем:
Из полученных уравнений находим токи и
Суммарная тепловая мощность, вы деляющаяся на сопротивлениях xR, равна:
Преобразуем это выражение:
Введём новую переменную y: Мощность представляется квадратным трёхчленом относительно этой переменной:
Максимум мощности достигается при Максимальная мощность равна:
Напряжение на вольтметре выразим через потенциалы точек и D:
С учётом направлений токов имеем:
Получаем:
Найдём значение x, при котором
Соответствующее значение мощности равно:
Для отношения мощностей получаем:
Ответ: