Задание CAD4FA: Постоянный ток

Модель: элементы цепи сосредоточенные, провода идеальные; систему отсчёта связываем с неподвижной цепью. Механическое движение отсутствует, поэтому оси и проекции механических сил здесь не нужны. Положительные направления тока и напряжения выбираем согласованно; если полярность не задана, искомые заряд и напряжение понимаем по модулю.
1. Центральная перемычка объединяет средние точки в один узел. Поэтому лампы 1 и 2 параллельны, лампы 3 и 4 тоже параллельны, а две группы последовательны. Сопротивление каждой лампы R = 20 Ом считаем постоянным.
R₁₂ = R·RR + R = R2,
R₃₄ = R2,
R₀ = R₁₂ + R₃₄ = R.
Подстановка:
R₁₂ = R₃₄ = 10 Ом, R₀ = 20 Ом.
2. Ток источника с учётом внутреннего сопротивления:
I = ℰR₀ + r.
Подстановка:
I = 110 В20 Ом + 2 Ом = 5 А.
В каждой группе одинаковые лампы делят этот ток поровну, поэтому I₂ = I÷2 = 2,5 А.
3. Мощность второй лампы по закону Джоуля — Ленца:
P₂ = I₂²R.
Подстановка:
P₂ = (2,5 А)²·20 Ом = 125 Вт.
4. Проверка. На каждой параллельной группе напряжение 5 А·10 Ом = 50 В; вместе 100 В. Внутри источника падение 5 А·2 Ом = 10 В; сумма 110 В равна ЭДС. Четыре лампы дают 4·125 = 500 Вт, внутренняя мощность 50 Вт; вместе 550 Вт = ℰI.

Ответ: 125 Вт.