К источнику тока с ЭДС ε=120В и внутренним сопротивлением r-? подключен электрический чайник. Когда вода в нем кипит, то из его носика площа...
Условие:
К источнику тока с ЭДС ε=120В и внутренним сопротивлением r-? подключен электрический чайник. Когда вода в нем кипит, то из его носика площадью поперечного сечения S=2,5см пар вырывается со скоростью ϑ=3,6м/с. Определите значение величины, обозначенной «?». (Потери тепла не учитывайте, атмосферное давление считайте нормальным, КПД источника ток90%
Решение:
Для определения значения величины "r" внутреннего сопротивления источника тока, мы можем использовать закон Ома и закон сохранения энергии.
Согласно закону Ома, разность потенциалов на источнике тока равна сумме падений напряжения на внутреннем сопротивлении и на внешней нагрузке:
ε = I * (r + R),
где ε - ЭДС источника тока, I - ток, R - сопротивление внешней нагрузки.
Также, согласно закону сохранения энергии, мощность, выделяемая внешней нагрузкой, равна мощности, выделяемой источником тока:
P = ε * I,
где P - мощность, выделяемая внешней нагрузкой.
Мы знаем, что КПД источника тока составляет 90%, что означает, что 90% энергии, выделяемой источником тока, переходит в мощность внешней нагрузки. Таким образом, мы можем записать:
P = 0.9 * ε * I.
Используя эти два уравнения, мы можем решить систему уравнений относительно "r" и "I".
Сначала найдем ток "I". Для этого подставим второе уравнение в первое:
ε = I * (r + R) => I = ε / (r + R).
Теперь подставим это значение в третье уравнение:
P = 0.9 * ε * (ε / (r + R)).
Так как мощность P равна работе, которую выполняет источник тока, а работа равна произведению силы на путь, то можем записать:
P = F * v,
где F - сила, v - скорость пара.
Так как сила равна произведению давления на площадь, то можем записать:
P = P_давл * S,
где P_давл - давление пара.
Таким образом, мы можем записать:
0.9 * ε * (ε / (r + R)) = P_давл * S.
Теперь мы можем решить это уравнение относительно "r".
Однако, для решения этого уравнения нам не хватает информации о давлении пара. Нам необходимо знать, какое давление создается внутри чайника при кипении воды. Это значение может быть определено экспериментально или с помощью дополнительных данных.
Поэтому, чтобы определить значение величины "r", нам необходимо знать давление пара внутри чайника при кипении воды.
