👤

O baterie cu t.e.m. [tex]$E=100 \mathrm{~V}$[/tex] și rezistența interioară [tex]$r=5 \Omega$[/tex] debitează pe un consumator de rezistență [tex]$R=75 \Omega$[/tex]. Consumatorul este confecționat dintr-un fir metalic având lungimea [tex]$L=25 \mathrm{~m}$[/tex] și secțiunea transversală [tex]$S=0,1 \mathrm{~mm}^{2}$[/tex]. Determinați:

a. valoarea rezistivității materialului din care este confecționat firul;

b. energia consumată de rezistorul [tex]$R$[/tex] în timpul [tex]$\Delta t=8$[/tex] min ;

c. valoarea unei rezistente [tex]$R_{1}$[/tex] care trebuie conectată, în paralel cu consumatorul de rezistență [tex]$R$[/tex], pentru ca puterea electrică debitată de baterie în circuitul exterior să fie maximă;

d. puterea totală furnizată de baterie în condițiile punctului c..


Răspuns :

a.

Rezistenta electrica a unui consumator de lungime L si sectiune S depinde de rezistivitatea electrica a materialului prin relatia:

[tex]R = \rho \times \frac{L}{S} \implies\\\rho = R \times \frac{S}{L}\\\rho = 75 \times \frac{0,1 \times 10^{-6}}{25}\\\rho = 3 \times 10^{-7} \Omega m[/tex]

Mai sus am transformat milimetri patrati in metri patrati.

b.

Energia disipata pe un rezistor R in intervalul de timp Δt este:

[tex]W = P \times \Delta t = R \times I^2 \times \Delta t[/tex]

Din legea lui Ohm pe intregul circuit (baterie plus consumator):

[tex]E = (R + r) \times I \implies\\I = \frac{E}{R+r}\\I = \frac{100}{75+5} = 1,25A[/tex]

Inlocuind valoarea lui I in formula anterioara pentru energie, obtinem:

[tex]W = 75 \times 1,25 \times 1,25 \times 8 \times 60 = 56250\hspace{1mm}J = 0,015625\hspace{1mm}kWh[/tex]

c.

Notam cu Rp valoarea gruparii paralele R + R1. Atunci legea lui Ohm pe intregul circuit devine:

[tex]E = (Rp+r) \times I \implies\\I = \frac{E}{Rp+r} \implies\\P = Rp \times \frac{E^2}{(Rp+r)^2}\\P_{max} = E^2 \times \max(\frac{Rp}{(Rp+r)^2})[/tex]

Analizand raportul de mai sus, stiind si ca Rp>0, valoarea lui maxima se obtine atunci cand Rp = r. Sa scriem acum relatia dintre Rp si rezistentele R si R1 grupate in paralel:

[tex]Rp = r\\\frac{1}{Rp} = \frac{1}{R} + \frac{1}{R_1}\implies\\R_1 = \frac{r\times R}{R-r}\\R_1 = \frac{5\times 75}{75-5}\\R_1\approx 5,357\hspace{1mm}\Omega[/tex]

d.

Puterea totala furnizata de baterie in conditiile punctului c va fi:

[tex]P_{total} = \frac{E^2}{Rp+r} = \frac{E^2}{2r} = \frac{100\times 100}{2\times 5} = 1000\hspace{1mm}W[/tex]

_____________

O alta problema cu rezistenta interioara: https://brainly.ro/tema/6395900

#BAC2022 #SPJ4