Logo
Logo

Суммарная мощность

Определите суммарную мощность, выделяющуюся на резисторах в цепи, изображённой на рисунке ниже.

Вариант №1. Общая мощность, выделяющаяся на резисторах равна мощности всех источников в цепи. В первой цепи $P_{0}=U_{0}\cdot I=\dfrac{U_{0}^{2}}{r+R}$. Рассмотрим вторую цепь. Пусть $I_{0}$ — сила тока через нижний источник, $I_{1}$ — через правый резистор $R$, $I_{2}$ — через верхний источник. Тогда силы тока через резисторы $R_{1}$, $R_{2}$ и левый резистор $R$ равны, соответственно $I_{1}-I_{2}$, $I_{0}-I_{1}$ и $I_{0}+I_{2}-I_{1}$.

Мощность, выделяющаяся во второй цепи, равна суммарной мощности, вырабатываемой источниками $P=U_{0}\cdot I_{0}+U_{0}\cdot I_{2}$.
С другой стороны, обойдя схему по двум источникам можем записать:
$$
2U_{0}=I_{0}\cdot r+I_{1}\cdot R + I_{2}\cdot r+(I_{0}+I_{2}-I_{1})\cdot R=(I_{0}+I_{2})\cdot(R+r).
$$Отсюда, следует, что
$$
I_{0}+I_{2}=\frac{2U_{0}}{R+r}\Rightarrow P=U_{0}\cdot (I_{0}+I_{2})=\frac{2U_{0}^{2}}{R+r}=2P_{0}=14~Вт.
$$

Вариант №2. Общая мощность, выделяющаяся на резисторах, равна мощности всех источников в цепи. В первой цепи $$P_{0}=U_{0}\cdot I=\frac{U_{0}^{2}}{r+R}.$$ Воспользуемся принципом суперпозиции (метод контурных токов) и рассмотрим вторую цепь следующим образом: уберём верхний источник и расставим токи. 

Теперь вернём верхний источник и уберём нижний.

Из-за симметрии расположения резисторов получим следующее распределение сил тока: накладывая эти картины распределения друг на друга, получаем, что силы тока через резисторы $R_{1}$ и $R_{2}$ во второй цепи равны нулю, и эти резисторы можно не учитывать.

Сила тока, текущего в цепи, равна $I^{'}=\frac{2U_{0}}{2(r+R)}=\frac{U_{0}}{r+R}=I$. Отсюда находим мощность, выделяющуюся в цепи: $P=2U_{0}\cdot I=2P_{0}=14~Вт$.

Ответ: $P=14~Вт$.