Logo
Logo

Выявить неисправный резистор

1  ?? Можно ли с помощью трёх измерений однозначно определить неисправный резистор? Если можно, то вкратце опишите алгоритм его нахождения.

Данная схема эквивалентна состоящему из резисторов тетраэдру. Если значения сопротивления всех резисторов одинаковы, то из симметрии будет следовать, что сопротивление между любой парой точек из $A$, $B$, $C$ и $D$ должно быть одинаковым.

При измерении сопротивления между точками $B$ и $C$ из симметрии видно, что потенциалы точек $A$ и $D$ равны, поэтому через резистор $AD$ не будет течь ток. Следовательно, такая схема эквивалентна параллельному подключению трёх резисторов $BAC$, $BCD$ и $BC$. Обозначим измеряемое сопротивление $r$, тогда\[\frac{1}{r}=\frac{1}{2R}+\frac{1}{2R}+\frac{1}{R}=\frac{2}{R},\]откуда $r=\frac{R}{2}$. Поскольку $R=2~\Omega$, то\[r=1~\Omega.\]
Чтобы обнаружить неисправный резистор, можно измерить попарные сопротивления между любыми тремя точками узла, например, $A$, $B$ и $C$. Обозначим измеренные значения сопротивления $r_{AB}$, $r_{BC}$ и $r_{CA}$.

Если неисправный резистор подключен между какими-то из этих трёх точек (например, между точками $A$ и $B$), то из симметрии легко видеть, что $r_{CA}=r_{BC}\neq r_{AB}$ и $r_{AB}\neq1~\Omega$.

Если же неисправным является резистор между одной из трёх выбранных точек (например, $A$) и $D$, то из соображений симметрии $r_{AC}=r_{AB}\neq r_{BC}$, и, когда измерение проводится между $B$ и $C$, ток через $AD$ отсутствует в силу симметрии, потому значение сопротивления $AD$ не влияет на результат измерения. Таким образом, должно быть $r_{BC}=1~\Omega$, т.е. результат должен совпадать с результатом в схеме, где у всех резисторов $R=2~\Omega$.

Итак, два из трёх измеренных значений должны быть одинаковыми, а одно должно отличаться. Если оно не равно $1~\Omega$, то неисправным является резистор, подключенный к этим двум узлам. Если же оно равно $1~\Omega$, то неисправным является резистор, подключенный между другими двумя узлами.

Ответ: Да, можно.

Необходимо измерить попарные сопротивления между любыми тремя точками узла. Два из них должны совпадать, а одно должно отличаться. Если оно не равно $1~\Omega$, то неисправным является резистор, подключенный к этим двум узлам. Если же оно равно $1~\Omega$, то неисправным является резистор, подключенный между другими двумя узлами.