Объяснение Расположим для ясности оба аккумулятора положительными клеммами вверх, а отрицательными вниз, и замкнём их одноимённые клеммы, так чтобы они были готовы к параллельному использованию. Пока к соединённым батареям ничего не подключено, то они представляют собой не что иное, как ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ участок цепи со встречными ЭДС (смотрите рисунок).
Интуитивно это можно представить себе, как два насоса, включенные в трубах с водой, направленные навстречу друг другу. Какой насос сильнее, такой и пересилит в этой системе. И вода потечёт в сторону, куда «качает» более сильный насос.
ЭДС-2 создаёт большее напряжение в цепи, и ток в итоге потечёт именно в направлении, задаваемом ЭДС-2, что и показано на рисунке стрелочкой.
Примем для удобства потенциал в самой нижней точке (общего минуса) – равным нулю.
φo = 0 В ;
Потенциал в точке 1 равен φ1 = Ɛ1 В ;
Потенциал в точке 2 равен φ2 = Ɛ2 В ;
Разность потенциалов между точками 2 и 1 равна:
U21 = φ2 – φ1 = Ɛ2 – Ɛ1 ≈ 0.7 В ;
По участку между точками 2 и 1 потечёт ток,
который легко найти по закону Ома:
I21 = U21/[r1+r2] = [Ɛ2–Ɛ1]/[r1+r2] ≈ [2–1.3]/[0.1+0.25] = 2 А ;
В самой верней точке потенциал будет ниже φ2 на величину падения напряжения на r2, т.е.:
φ+ = φ2 – r2*I21 = Ɛ2 – r2*[Ɛ2–Ɛ1]/[r1+r2] = ( Ɛ2(r1+r2) – (Ɛ2–Ɛ1)r2 )/[r1+r2] ;
φ+ = [ Ɛ2r1 + Ɛ1r2 ]/[r1+r2] ;
А поскольку нижний потенциал равен нулю, то это и есть ЭДС собранной батареи:
Ɛ = φ+ – φo = [ Ɛ2r1 + Ɛ1r2 ]/[r1+r2] ≈ [ 2*0.1 + 1.3*0.25 ]/[0.1+0.25] = 1.5 В .
Поскольку цепь замкнута, то через нижнюю отрицательную клемму неизбежно будет циркулировать такой же ток, как и через верхнюю.
I12 = I21 = 2 А ;
I ≈ 2 А ;
Ɛ ≈ 1.5 В .
пусть условия на этом уровне нормальные (P = 10^5 Па, T = 273 K)
запишем первый закон Ньютона:
Fa + mg + F = 0, где Fa - Архимедова сила, F - искомая сила натяжения
в проекции на некоторую ось, направленную в сторону Fa:
Fa - mg - F = 0
2) пусть высота подъема шара - максимальная, тогда силы, действующие на него, скомпенсированы (аналогично):
Fa - mg = 0
пусть на h(max) плотность воздуха равна p'(в) = p(в) / 2.
составим систему уравнений:
p(в) g V = F + mg
p'(в) g V = mg
вычитаем из первого уравнения второе
gV (p(в) - p'(в)) = F
F = p(в) g V / 2.
3) по уравнению Менделеева-Клапейрона (пусть воздух - идеальный газ):
P V = m R T / M
делим на объем обе части
P = p R T / M => p = P M / R T.
молярная масса воздуха M = 29*10^-3 кг/моль
F = P M g V / 2 R T
F = 10^5 * 29 * 6 / 2 * 8,31 * 273,
F = 3 834,913 H ≈ 3,8 кН