сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 61
i

Кон­струк­ция, по­ка­зан­ная на ри­сун­ке, сде­ла­на из од­но­род­ной про­во­ло­ки и со­сто­ит из коль­ца A ра­ди­у­са R и рав­но­сто­рон­не­го тре­уголь­ни­ка B. К точ­кам C и D под­клю­чи­ли на­пря­же­ние. На каком рас­сто­я­нии x от точки C долж­на на­хо­дить­ся точка D, чтобы общее со­про­тив­ле­ние схемы было мак­си­маль­ным?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Обо­зна­чим со­про­тив­ле­ние трети окруж­но­сти через Z, со­про­тив­ле­ние сто­ро­ны тре­уголь­ни­ка через Y , со­про­тив­ле­ние части x через X. Тогда общее со­про­тив­ле­ние схемы будет вы­гля­деть так, как по­ка­за­но на ри­сун­ке:

Обо­зна­чим со­про­тив­ле­ние круга и двух сто­рон тре­уголь­ни­ка через A. Тогда общее со­про­тив­ле­ние схемы можно за­пи­сать сле­ду­ю­щим об­ра­зом:

R_ общ = дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка A плюс Y минус X пра­вая круг­лая скоб­ка X, зна­ме­на­тель: A плюс Y плюс X минус X конец дроби = дробь: чис­ли­тель: минус X в квад­ра­те плюс X левая круг­лая скоб­ка A плюс Y пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: A плюс Y конец дроби ,

Зна­ме­на­тель Rобщ яв­ля­ет­ся кон­стан­той, не за­ви­ся­щей от X, тогда как чис­ли­тель пред­став­ля­ет собой па­ра­бо­лу вет­вя­ми вниз. Вер­ши­на дан­ной па­ра­бо­лы (т. е. мак­си­маль­но воз­мож­ное со­про­тив­ле­ние) на­хо­дит­ся в точке X= дробь: чис­ли­тель: минус b, зна­ме­на­тель: 2a конец дроби = дробь: чис­ли­тель: A плюс Y, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Рас­смот­рим со­про­тив­ле­ния Y и Z. Со­про­тив­ле­ние Z про­пор­ци­о­наль­но одной трети длины окруж­но­сти, т. е. Z=\pho дробь: чис­ли­тель: 2 Пи R, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , где \rho  — со­про­тив­ле­ние еди­ни­цы длины про­во­ло­ки, R  — ра­ди­ус окруж­но­сти. Со­про­тив­ле­ние Y сто­ро­ны тре­уголь­ни­ка можно вы­ра­зить сле­ду­ю­щим об­ра­зом: Y=\rho ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та R. Рас­смот­рим со­про­тив­ле­ние A:

A= дробь: чис­ли­тель: Z левая круг­лая скоб­ка 2 дробь: чис­ли­тель: Y Z, зна­ме­на­тель: Y плюс Z конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: Z плюс 2 дробь: чис­ли­тель: Y Z, зна­ме­на­тель: Y плюс Z конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 Y Z в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 3 Y Z плюс Z в квад­ра­те конец дроби

Вы­ра­зим ис­ко­мую длину x как со­про­тив­ле­ние X, де­лен­ное на удель­ное со­про­тив­ле­ние \rho:

x = дробь: чис­ли­тель: X, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби . Вве­дем ве­ли­чи­ны z, y и  альфа также: y = дробь: чис­ли­тель: Y, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби , z = дробь: чис­ли­тель: Z, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби и  альфа = дробь: чис­ли­тель: A, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби . Тогда вы­ра­же­ние для длины x будет за­пи­сы­вать­ся ана­ло­гич­ным об­ра­зом: x= дробь: чис­ли­тель: альфа плюс y, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби :

x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка альфа плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби дробь: чис­ли­тель: 2 y z в квад­ра­те плюс 3 y в квад­ра­те z плюс y z в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 3 y z плюс z в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3 y левая круг­лая скоб­ка y плюс z пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 3 y плюс z пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Под­ста­вим зна­че­ния y и z:

x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та R левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та R плюс дробь: чис­ли­тель: 2 Пи R, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та R плюс дробь: чис­ли­тель: 2 Пи R, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та R, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 2 Пи , зна­ме­на­тель: 9 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 2 Пи конец дроби =R дробь: чис­ли­тель: 27 плюс 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та Пи , зна­ме­на­тель: 18 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 4 Пи конец дроби \approx 1,4 R.

Ответ: x=R дробь: чис­ли­тель: 27 плюс 6 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та Пи , зна­ме­на­тель: 18 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 4 Пи конец дроби \approx 1.4 R.

Классификатор: Элек­тро­ди­на­ми­ка. Рас­чет элек­три­че­ских цепей