дополнительное сопротивление Rдоп=10 Ом;
при выкручивании одной лампочки не сразу, но обязательно сгорят все остальные.
Объяснение:
Напряжение источника Uист у нас в 2-а раза больше, чем номинальное напряжение лампочек, следовательно добавочное сопротивление надо выбрать равным суммарному сопротивлению 4-х параллельно включенных лампочек, чтобы половина напряжения упала на добавочное сопротивление (его в таких случаях называют ), а половина - на наших лампочках.
1. Cопротивление одной лампочки:
R₁=Uн/Iн, где
R₁ - сопротивление одной лампочки, Ом
Uн - номинальное напряжение лампочки (напряжение, на которое она рассчитана), В
Iн - номинальный ток лампочки, А
R₁=12/0.3=40 [Ом].
2. Суммарное сопротивление 4-х лампочек:
т.к. сопротивления всех лампочек одинаково (по условию), а лампочек всего 4-е, то:
Rсум=R₁/4; Rсум=40/4=10 [Ом ].
3. Сопротивление резистора:
Rбал=Rсум; Rбал=10 Ом
Теперь при включении источника электроэнергии напряжение распределится поровну: 12 в упадет на сопротивлении, и 12 В упадет на параллельно включенных лампочках. Мы посчитали т.н. простейший делитель напряжения на резисторе. Т.е. на входе у нас большое напряжение 24 в, а на нагрузке (лампочках) необходимое нам напряжение 12 В. С сопротивления мы разделили напряжения на 2.
Что будет, если одну из лампочек выкрутить (или она сгорит)?
Rсум увеличится, и станет больше Rбал. Следовательно на Rсум упадет большая часть напряжения источника.
Rсум=R₁/3; Rсум=40/3=13,3 Ом.
Ток в цепи станет равным:
I=U/(Rсум+Rбал); I=24/(10+13.3)=1.03 [А]
Падение напряжения на лампочках станет:
Uл=I*Rсум; Uл=1,03*13,3=13,7 [В]
напряжение на оставшихся лампочках возросло в:
Uл/Uн=13.7/12=1.14 раз (на 14%),
следовательно мощность, потребляемая каждой лампой возрастет на Pл=(Uл/Uн)²; Pл=1,14²≈1,3 , т.е. на 30%. Очень скоро все эти лампочки перегорят!
Такой простейший делитель напряжение не очень хорошая идея для такой схемы.
F1=Q1*k*q/R^2
F2=Q2*E2 E2=k*q/4*R^2
F2=Q2*k*q/4*R^2
F1/F2=4*Q2/Q1
F2=F1*Q2/4*Q1=10^-2*10^-6/4*10^-5=0,25*10^-3 Н