Условие
8.2.14. Из металлов с удельной проводимостью $λ_1$ и $λ_2$ изготовили длинные стержни и соединили их так, как показано на рисунке. На крайних торцах поддерживается разность потенциалов $V$ . Определите сопротивление соединенных стержней и токи в них.
К задаче $8.2.14$
Решение
По-определению удельное сопротивление:
$$\rho = \frac{1}{\lambda}$$
Сопротивление
$$R = \rho\frac{l}{S}=\frac{l}{\lambda S}=\frac{1}{\lambda} \cdot \frac{l}{\pi r^2}\tag{1}$$
Для случая $\mathrm{II}$ :
$$R_\mathrm{II}=R_{r_1}+R_{r_2}$$
Из $(1)$ :
$$R_{r_1}=\frac{1}{\lambda_1 } \cdot \frac{l_1}{\pi r_1^2};$$
$$\;R_{r_2}=\frac{1}{\lambda_2 } \cdot \frac{l_2}{\pi r_2^2}$$
Тогда
$$R_\mathrm{II} = \frac{1}{\pi}\left(\frac{l_1}{r_1^2\lambda_1}+\frac{l_2}{r_2^2\lambda_2}\right)\tag{2}$$
Случай $\mathrm{II}$ более общий случай случая $\mathrm{I}$ :
$$R_\mathrm{II}=R_{r_1}+R_{r_2}$$
$$r_1=r_2=r$$
$$l_1=l_2=l$$
Формула $(2)$ для данного случая:
$$R_\mathrm{I}=\frac{1}{\pi}\left(\frac{l_1}{r_1^2\lambda_1}+\frac{l_2}{r_2^2\lambda_2}\right)=\frac{l}{\pi r^2}\left(\frac{1}{\lambda_1}+\frac{1}{\lambda_2}\right)$$
Из закона Ома:
$$I_\mathrm{I}=v/R_\mathrm{I}$$
$$I_\mathrm{II}=v/R_\mathrm{II}$$
Ответ $R_\mathrm{I} = \frac{l}{\pi r^2}\left(\frac{1}{\lambda_1}+\frac{1}{\lambda_2}\right)$ , $R_\mathrm{II} = \frac{1}{\pi}\left(\frac{l_1}{r_1^2\lambda_1}+\frac{l_2}{r_2^2\lambda_2}\right){;}$ $I_\mathrm{I} = V/R_1,$ $I_\mathrm{II} = V/R_\mathrm{II}$ при $|r_2-r_1|\ll l_1,l_2.$