Реостат с максимальным сопротивлением R подсоединен к клеммам батарейки с внутренним сопротивлением Перемещая движок реостата, его сопротивление увеличивают от некоторого начального значения до
Как после этого изменятся следующие физические величины: сила тока в электрической цепи, выделяющаяся в реостате мощность, КПД электрической цепи?
A) Сила тока в электрической цепи
Б) Выделяющаяся в реостате мощность
B) КПД электрической цепи
1. Увеличится
2. Уменьшится
3. Не изменится
| A | Б | В |
Согласно закону Ома для полной цепи сила тока связана с ЭДС и сопротивлением соотношением:
Поскольку сопротивление нагрузки (реостата) по условию увеличивается, заключаем, что сила тока в цепи уменьшается
По закону Джоуля — Ленца мощность тепловыделения на реостате равна:
Для того чтобы понять, как эта величина ведет себя при увеличении нагрузки, воспользуемся производной:
Поскольку сопротивление реостата изменяется от некоторого сопротивления до максимального сопротивления R, заключаем, что производная от мощности по сопротивлению реостата всегда положительна, а значит, мощность тепловыделения все время увеличивается
Осталось разобраться с КПД электрической цепи. Полезная работа заключается в тепле, выделяемом на резисторе. Полная работа — это работа совершаемая источником. Обе эти величины пропорциональны времени, поэтому для определения КПД достаточно рассмотреть отношение мощностей тепловыделения на реостате и мощности источника :
КПД также можно исследовать как функцию сопротивления реостата при помощи производной. Но мы просто перепишем это выражение в следующем виде:
Из последнего представления видно, что при увеличении сопротивления на реостате КПД цепи растет
Ответ: 211.

