Открытый Колледж http://college.ru
2. Задачи Всероссийской олимпиады школьников по физике за 2002 год Олимпиажы по физике

НазадВперед
N.2. Задачи Всероссийской олимпиады школьников по физике за 2002 год

Теоретический тур

9 класс


Задача 4. Нелинейный элемент

Условие:

Рисунок 9.

Электрическая цепь (рис. 9) состоит из резистора R и нелинейного элемента X, включенных последовательно. Вольтамперные характеристики (ВАХ) элементов R и X известны (рис. 10). На участке 0 ≤ U ≤ U0 ВАХ обоих элементов совпадают. На вход цепи подается некоторое напряжение V.

  1. Определите, какая доля η1 теплоты, выделяющейся в цепи, приходится на нелинейный элемент в случаях V ≤ 2U0 и V = 4U0.

  2. Включим последовательно в цепь еще один элемент X. Изобразите ВАХ двух последовательно включенных нелинейных элементов. Определите, какая доля η2 теплоты, выделяющейся в цепи, приходится на оба нелинейных элемента в случае V = 4U0.
    Рисунок 10.

  3. А теперь подключим второй элемент X параллельно первому. Изобразите ВАХ двух параллельно включенных нелинейных элементов. Определите, какая доля η3 теплоты, выделяющейся в цепи, приходится на оба нелинейных элемента в случае V = 4U0.

Решение:

1. Сопротивление резистора R = U0 / I0, напряжение на нелинейном элементе U = V – RI = V – U0I / I0.

  1. При V ≤ 2U0 нелинейный элемент ведет себя как резистор R. Следовательно, выделяющаяся в цепи теплота поровну распределяется между резистором и нелинейным элементом, то есть η1a = 0,5.

  2. При V ≥ 2U0 сила тока I достигает своего максимального значения I0, а напряжение U = V – U0, тогда

Рисунок 11.

2. ВАХ двух последовательно соединенных нелинейных элементов получается сложением напряжений для каждого фиксированного значения силы тока (рис. 11). Суммарное напряжение на нелинейных элементах U = V - RI = V - U0I / I0. Пусть при V = 4U0 сила тока I = I0, тогда U = V – U0 = 3U0 > 2U0, значит, наше предположение о силе тока верно, поэтому
Таким образом, в режиме насыщения доля теплоты, выделяющаяся на нелинейных элементах, не зависит от их числа.

Рисунок 12.

3. ВАХ двух параллельно соединенных нелинейных элементов получается сложением сил токов для каждого фиксированного значения напряжения (рис. 12). Напряжение на каждом нелинейном элементе U = V – RI = V – U0I/I0. Пусть при V = 4U0 сила тока I = 2I0, тогда U = V – U0 = 2U0 > U0, значит, наше предположение о силе тока верно, поэтому


НазадВперед
К содержанию

О проекте
 Учебник Учителю Физика в Интернете Олимпиады по физике

Смотрите также: Математика, Аннглийский язык, Химия, Биология, Физика, География, Астрономия.
Тренажеры по физике,  Подготовка к ЕГЭ 2017 онлайн,
А также: online подготовка к ЕГЭ на College.ru, библиотека ЭОРов и обучающие программы на Multiring.ru.