Работа тока. Закон Джоуля – Ленца (страница 2)
Электроплитка подключена к сети с напряжением 220 В. За некоторое время в ней выделилась энергия 1100 Дж. Какой заряд прошел за это время через плитку? (Ответ дайте в кулонах.)
Сила тока показывает, какой заряд прошел через поперечное сечение проводника за промежуток времени: \[I=\dfrac{\Delta q}{\Delta t} \; \; \; \Rightarrow \; \; \; \Delta q = I\Delta t\] Количество теплоты, выделяемое в проводнике, можно найти по формуле: \[Q=IU\Delta t=U\Delta q\] Выразим отсюда заряд, который прошел через плитку: \[\Delta q=\dfrac{Q}{U}\] \[\Delta q=\dfrac{1100\text{ Дж}}{220\text{ В}}=5 \text{ Кл}\]
В цепь последовательно включены вольфрамовая и алюминиевая проволоки одинаковой длины и диаметра. Во сколько раз больше теплоты выделится на вольфрамовой проволоке, если удельное сопротивление вольфрама в два раза больше, чем алюминия?
При последовательном соединении сила тока одинаковая.
Зависимость сопротивления: \[R=\rho \dfrac{l}{S}=\dfrac{\rho l}{\pi r^2}\] где \(\rho\) — удельное сопротивление проводника, \(l\) — длина проводника, а \(S\) — площадь поперечного сечения проволоки.
Сопротивление вольфрамовой проволоки в 2 раза больше, чем алюминиевой.
Количество теплоты можно найти по формуле: \[Q=I^2Rt\] где \(I\) — сила тока, \(t\) — время.
Количество выделившейся теплоты прямо пропорционально сопротивлению проволоки. Следовательно, на вольфрамовой проволоке выделится в 2 раза больше количества теплоты.
Элемент с ЭДС 6 В замкнут на внешнее сопротивление 0,5 Ом. При этом во внешней цепи выделяется мощность 8 Вт. Найдите внутреннее сопротивление элемента. (Ответ дайте в омах.)
Выделившуюся мощность можно найти по формуле: \[P=I^2R\] где \(I\) — сила тока, \(R\) — сопротивление резистора. Тогда сила тока равна: \[I=\sqrt{\dfrac{P}{R}}=\sqrt{\dfrac{8\text{ Вт}}{0,5\text{ Ом}}}=4 \text{ А}\] По закону Ома для полной цепи: \[I=\dfrac{\varepsilon}{R+r}\] \(\varepsilon\) — ЭДС элемента, \(r\) — внутреннее сопротивление, \(R\) — внешнее сопротивление.
Тогда внутреннее сопротивление равно: \[r=\dfrac{\varepsilon}{I}-R =\dfrac{6\text{ В}}{4\text{ А}}-0,5\text{ Ом}=1 \text{ Ом}\]
Плавкий предохранитель счётчика электроэнергии в квартирной сети напряжением 220 В снабжён надписью: «6 А». Какова максимальная суммарная мощность электрических приборов, которые можно одновременно включить в сеть, чтобы предохранитель не расплавился?
“Демоверсия 2018”
Мощность равна: \[P=UI=220\text{ В}\cdot 6\text{ А}=1320\text{ Вт}\]
Электрический чайник мощностью 60 Вт рассчитан на включение в электрическую сеть напряжением 40 В. Определите силу тока в нагревательном элементе чайника при его работе в такой сети. Ответ приведите в амперах.
“Досрочная волна 2019 вариант 1”
Мощность: \[P=UI\] Откуда сила тока: \[I=\dfrac{P}{U}=\dfrac{60\text{ Вт}}{40\text{ В}}=1,5\text{ А}\]
На плавком предохранителе указано: «30 А». Какова максимальная суммарная мощность электрических приборов, которые можно одновременно включить в сеть с напряжением 36 В, чтобы предохранитель не расплавился?
“Досрочная волна 2020 вариант 1”
Мощность: \[P=UI=36\text{ В}\cdot 30\text{ А}=1080\text{ Вт}\]
