НЕСФ 2011, Специална тема — Задача 3. Съпротивление на безкрайни вериги
Национално есенно състезание по физика, Варна, 12.11.2011 – 13.11.2011 г. — Специална тема · 12 ноември 2011 г. · 10 т.
Условие
Съпротивлението на всеки единичен клон от безкрайните вериги е показано на Фигура 2. Намерете съпротивлението между точки А и Б за:
а) случая на Фигура 2 а.

[3 т.]
б) случая на Фигура 2 б.

[3 т.]
в) случая на Фигура 2 в.

[4 т.]
Упътване: За решението на б) и в) може да използвате принципа на суперпозицията
Решение
а)
При включване на източник на напрежение между точки А и Б, ребрата В-Г и Д-Е имат еднакъв потенциал (Фигура 2а) и могат да се махнат, понеже по тях не тече ток (Фигура 2б). След което схемата се опростява до две безкрайни дълги схеми свързани успоредни помежду си (Фигура 2в).

Сега вече можем да пресметнем съпротивлението между точки А и Б:
където е съпротивлението на полубезкрайната верига. Използваме добре познатия трик, че съпротивлението на безкрайно дълга верига не се променя, ако махнем едно повтарящо се звено. Тогава за имаме:
б)
Ако в точка А от веригата приложим положителен потенциал, от съображение на симетрия, към точка Б ще протича ток [0.5т] от общия ток (Фигура 3б). Аналогично, ако към точка Б приложим отрицателен потенциал, то към точка Б ще протича ток [0.5т] от общия ток. Използвайки принципа на суперпозицията и прилагайки едновременно и положителното напрежение към точка А и отрицателното към точка Б, то ще получим ток [0.5т], който ще протече между точки А и Б Използвайки закона на Ом, имаме [0.5т] или за ефективното съпротивлението между точки А и Б, имаме [1т]

в)
Аналогично на точка б) разглеждаме тока, който протича по отделните клонове, като ток в близките клонове е [0.5т], докато в по-далечните е [0.5т] (Фигура 3в). При едновременно подаване на потенциал към точки А и Б, токът, който протича между тях, е
а падът на напреженията между точки А и Б е
Аналогично общият пад на напрежението е
Следователно ефективното съпротивление между точки А и Б ще е [1т]

Оригинал в Архива: esenni_2011_STproblems.pdf · официални решения: esenni_2011_STsolutions.pdf · допълнителни данни: ST_spec.pdf