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[Risolto] Urgente su corrente elettrica nei metalli

  

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Nel circuito della figura una lampadina di resistenza $R_{t}$ pari a $50,0 \Omega$ (alla temperatura di funzionamento) è collegata in serie a una resistenza $R_{1}$ di $10,0 \Omega$, a una batteria che fornisce una differenza di potenziale di $105 \mathrm{~V}$ e a un resistore variabile. Quest'ultimo è costituito da un con. duttore di sezione $7,00 \times 10^{-4} \mathrm{~m}^{2}$, lunghezza $30,0 \mathrm{~cm}$ e resistività $1,40 \times 10^{-7} \Omega \cdot \mathrm{m}$

Determina la potenza massima e la potenza minima dissipata dalla lampadina al variare della posizione del cursore $C$ del resistore variabile.

Esprimi la potenza dissipata dalla lampadina in funzione della posizione del cursore C del resistore variabile.

Determina la posizione del cursore affinché la potenza dissipata dalla lampadina sia pari a $9 / 10$ di quella massima.
$$
\left[153 \mathrm{~W} ; 127 \mathrm{~W}: P_{2}=\frac{1.38 \times 10^{\circ}}{(3.00+x)^{2}} ; 0,163 \mathrm{~m}\right]
$$

Mi potete svolgere questo esercizio in cui faccio fatica? Grazie.

ps avrei urgenza entro domani

Autore
21fisica2
3 Risposte



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La batteria impone una tensione V = 105 volt su una serie di tre resistenze
* U = 10 Ω (U come uno)
* L = 50 Ω (L come lampada)
* r(x) = k*x Ω (r come reòstato; x è la distanza del cursore da A)
------------------------------
Il reòstato è definito da
* S = 7/10^9 m^2 = sezione del filo
* ρ = 1.4/10^7 = (700/5)/10^9 Ωm = resistività
* xMax = 3/10 m = posizione del cursore per la completa inclusione
---------------
Per la seconda legge di Ohm si ha
* k = ρ/S = ((700/5)/10^9 Ωm)/(7/10^9 m^2) = 20 Ω/m
------------------------------
La corrente circolante è
* i(x) = V/(L + U + r(x)) = 105/(60 + 20*x)
e la potenza dissipata su L è
* w(x) = L*i^2(x) = 50*(105/(60 + 20*x))^2 = 11025/(8*(x + 3)^2)
che, al crescere di x > - 3, diminuisce come 1/x^2.
==============================
RISPOSTE AI QUESITI
------------------------------
B) L'espressione richiesta è
* (w(x) = y = 11025/(8*(x + 3)^2)) & (0 <= x <= 3/10)
Vedi al link
http://www.wolframalpha.com/input/?i=%5Bx*y*%28x-3%2F10%29%3D0%2Cy%3D11025%2F%288*%28x%2B3%29%5E2%29%5Dx%3D0to3%2F10
------------------------------
A) I valori estremi della dissipazione sono agli estremi dell'intervallo
* w(0) = 1225/8 = 153.125 watt
* w(3/10) = 30625/242 = 126.5(4958677685950413223140) ~= 126.5 watt
------------------------------
C) La dissipazione vale 9/10 di quella massima per il cursore nella radice di
* w(x) = 11025/(8*(x + 3)^2) = (9/10)*1225/8 ≡
≡ (x + 3)^2 = (11025/8)/((9/10)*1225/8) = 10 ≡
≡ x = - 3 ± √10
dovendo essere 0 <= x <= 3/10, la richiesta posizione è
≡ x = √10 - 3 ~= 0.16227766016837952 m ~= 162 mm da A



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Non sei più un nuovo membro e dovresti sapere che non svolgiamo "esercizi a richiesta", men che mai se ci metti anche "urgente". Ricordati che qui tutti quelli che aiutano lo fanno per passione e gratis. Scrivere che è urgente personalmente mi indispone, mi sento come se tu pretendessi che io te lo risolva. 

Inoltre, perchè non posti il tuo tentativo di soluzione oppure ci dici dove hai difficoltà? Questo sarebbe l'atteggiamento giusto, costruttivo per imparare. Per come hai posto il problema sembra proprio un "non ho voglia di farlo né di studiare, me lo fate voi?"

Forse sono io malpensante, ma mi sa che non sbaglio.



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image

1) con cursore C in A : potenza massima

Plmax = (105*50/60)^2/50 = 153,125 watt

 

2) con cursore C in B : potenza minima

Plmin = (105*50/66)^2/50 = 126,550 watt

 

3) Pl = 0,9*Pl = 153,125*0,9 = 137,8125 watt 

Vbc = √Pl*R = √137,8125*50 = 83,01 V

83,01/50 = 105/(60+x)

4.980,6+83,01x = 5.250

x = (5.250-4.980,6)/83,01 = 3,246 ohm = AC 

L = 30*3,246/6 = 16,23 cm (C alla distanza di 16,23 cm da A)

 



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